CIMENTACIONES ENSUELOS DIFICILES EN LAS EDIFICACIONES DEL PER.

ALUMNO: REQUENA HUAMAN ANTONIO CODIGO: G06928H SECCION: A2 CURSO: TALLER DE LENGUAJE Y COMUNICACIN I

INDICE.

PREFACIORESUMENCAPITULO I1. FORMULACION DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION

2. OBJETIVOS

3. JUSTIFICACION

CAPITULO II

4. HIPOTESIS

5. INDICADORES DE LAS HIPOTESIS

CAPITULO III

6. MARCO TEORICO

7. MARCO CONCEPTUAL

CONCLUSIONES

Recomendaciones

BIBLIOGRAFIA

Prefacio

Propuse la tarea de abordar el tema de PROBLEMAS DE CIMENTACIONES EN LAS EDIFICACIONES DEL PER y hacer una investigacin , ya que es un tema que no ah sido muy explorado, ya que en principio, los estudios de suelos tiene gran material de investigacin y hasta hace poco no haban sido explorados.

En cuanto a las cimentaciones, estas pueden ir cambiando segn las necesidades del suelo y/o estructura, y aun pueden proponerse nuevos mtodos y tipos de cimentacin, puesto que se irn revolucionando, segn los nuevos investigadores.

Los fundamentos de la investigacin, son investigaciones bibliogrficas y algunos datos de campo, que se realizaron en un cierto lapso de tiempo

RESUMEN

Este es un proyecto relacionado con la Mecnica de suelos, la cual ha sido estudiada por muchos profesionales de la ama pero que muchas veces no se toma en consideracin a la hora de la ejecucin de obras en nuestro pas.

A lo largo de la investigacin usted podr observar sobre el suelos difciles (Dispersivos, Expansivos, Colapsables y Licuables), sus propiedades, y principalmente en cmo influye el tipo de suelo al querer disear la estructura de una obra.

Consta de seis captulos en el primero, vera desde cmo surgi la idea, como se planteo el problema, cules fueron las preguntas y objetivos de la investigacin. En el segundo captulo se encuentra el marco terico, en el tercer captulo podr ver la formulacin de las hiptesis. La metodologa de la investigacin viene brevemente explicada en el cuarto captulo, mientras que en el quinto se observan los resultados de la investigacin. En el sexto se presentaran las conclusiones.

Espero que esta investigacin pueda servir de ayuda para diferentes estudiantes, maestros, y personas que les sea de curiosidad.

CAPITULO I1. FORMULACION DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION

1.2 PROBLEMA GENERAL

Cmo afectan las cimentaciones los suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013?

1.3 PROBLEMAS ESPECIFICOS

Cmo inciden en los agrietamientos de la estructura los suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013?

Cmo se relacionan los asentamientos y los suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013?

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Conocer los efectos en las cimentaciones por suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013.

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar las incidencias en los agrietamientos de la estructura los suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013.

Conocer la relacin de los asentamientos y los suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013.

CIMENTACIONES EN SUELOS DIFICILES EN LAS EDIFICACIONES DEL PER.1

3. JUSTIFICACION

El tipo de suelo, puede afectar gravemente el proceso de construccin de las cimentaciones de una estructura, ya que si el suelo es blando, y tiende a agrietarse, se necesitaran ciertas medidas para que al excavar para realizar el colado de una pila, el suelo no se desmorone.

Una cimentacin inadecuada para el tipo de terreno, mal diseada o calculada se traduce en la posibilidad de que tanto el propio edificio como las fincas colindantes sufran asientos diferenciales con el consiguiente deterioro de los mismos pudiendo llegar incluso al colapso. El tratar de iniciar cualquier construccin sin llevar a cabo primero un estudio del suelo es, quiz, uno de los mayores riesgos que pueden correrse en el campo de la ingeniera. Es imposible proyectar una cimentacin adecuada para una estructura sin conocer las caractersticas del suelo que se encuentra bajo ella, ya que, en definitiva, es dicho suelo el que soportar la carga.

La capacidad de carga o apoyo es una caracterstica de cada sistema de suelo- cimentacin, y no slo una cualidad intrnseca del suelo. Los distintos tipos de suelo difieren en capacidad de carga, pero tambin ocurre que en un suelo especfico dicha capacidad vara con el tipo, forma, tamao y profundidad del elemento de cimentacin que aplica la presin.

Al investigar este tema, aprender los tipos de cimentacin que se pueden utilizar en diferente tipos de obras, as tambin aprender los diferentes tipos de suelos que existen en el Per y cules son las capacidades de carga de ellos. Conocer los mtodos con los cuales pueden identificar el suelo y determinar su carga.

La cimentacin es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura; para lo cual se utiliza la llamada zapata de cimentacin, esta divide las cargas de la edificacin en partes iguales de manera que ninguna exceda a la otra, esto solamente no se da cuando se trata de un terreno de piedra.

Laeleccindeltipodecimentacindependeespecialmentedelas caractersticas mecnicas del terreno, como su cohesin, su ngulo de rozamiento interno, posicin del nivel fretico y tambin de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentacin. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentacin menos costoso y ms simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentacin superficial se valoran otros tipos de cimentaciones.

La cimentacin puede definirse en general como el conjunto de elementos de cualquier edificacin cuya misin es transmitir al terreno que la soportan las acciones procedentes de la estructura. Su diseo depender por tanto no solo de las caractersticas del edificio sino tambin de la naturaleza del terreno.

La importancia del conocimiento de los caracteres propios del suelo se pone de manifiesto desde el momento de la propia ejecucin de la obra por su influencia sobre la seguridad de los trabajadores en la realizacin de excavaciones y movimientos de tierras as como en la de los elementos auxiliares de la construccin: cimbras, encofrados, pozos y zanjas de cimentacin lneas enterradas, etc.

CAPITULO II

4. HIPOTESIS

4.1. HIPOTESIS GENERAL

Las cimentaciones estn afectadas directamente por suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013.

4.2. HIPOTESIS ESPECFICAS

Los agrietamientos de la estructura tienen incidencia por los suelos difciles en las edificaciones del Per en el ao 2013.

Los asentamientos se relacionan a los suelos difciles en las edificaciones del

Per en el ao 2013.

5. INDICADORES DE LAS HIPOTESIS

5.1. CONSECUENCIAS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE SUELOS DISPERSIVOS EN EL PERU.

Es conocido que la acumulacin de cationes dispersantes como el sodio en la solucin del suelo, afecta negativamente algunas propiedades fsicas del mismo, tales como la estabilidad estructural, la conductividad hidrulica y la tasa de infiltracin, causando una reduccin de su capacidad productiva y estabilizante

En las represas ocurren fallas por tubificacin debidas a suelos dispersivos, se presentan en el cuerpo de la presa: en sus paramentos, en contactos con la fundacin o con los conductos. Hay muy pocos casos por debajo de sus cimientos. An el mismo peso de la presa puede cerrar las incipientes. Al parecer las aguas subterrneas con altos contenidos de sales impiden el lavado de los iones sodio en las arcillas dispersivas, y el reemplazo gradual por aguas ms limpias procedentes del reservorio permite que los suelos disminuyan su contenido de sodio en el agua de poro.

Ya que los suelos dispersivos no son fcilmente detectables sin estudios de laboratorio, puede ocurrir que al momento de realizar una carretera o hacer taludes, stos deslicen y colapsen bajo lluvias fuertes o filtraciones de agua si no se refuerzan contra la erosin.

Las edificaciones, de cualquier envergadura, si no poseen el estudio adecuado de suelos, podran presentar problemas de asentamiento y/o colapsar debido a la socavacin de sus bases.

5.2. CONSECUENCIAS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE SUELOS COLAPSABLES EN EL PERU.

Los suelos colapsables son materiales cuyo volumen disminuye rpidamente al contacto con el agua, lo que trae asociado una prdida rpida de resistencia y un desmoronamiento de su estructura interna.

El colapso es la disminucin instantnea y espontnea de volumen que experimenta un suelo no saturado y sometido a sobrecarga al alcanzar cierto grado de humedad cercano a la saturacin. El aumento de humedad en los suelos podra deberse fundamentalmente a riego de jardines, lluvias, inundaciones, ascenso de napa fretica, filtraciones del sistema de agua potable y roturas accidentales de ductos durante terremotos.

Los siguientes trminos han sido aplicados a este fenmeno: colapso, hidroconsolidacin,hidrocompresin,hidrocompactacin.Laliteratura especializada ha denominado al fenmeno colapso y al suelo que lo sufre colapsible o colapsable. Este fenmeno es de estudio reciente y aunque esta situacin fue reconocida tempranamente por Terzaghi, slo despus de la II Guerra Mundial se comienza a mencionar este problema.

Los suelos colapsables son abundantes en muchas partes del mundo, llegndose a la conclusin que este fenmeno ocurre en una gran variedad de suelos de cimentacin, incluso en terreno compactado y muy especialmente en zonas ridas, en las cuales existen condiciones de desecacin, debido a lo prolongado de las sequas y a la profundidad que se encuentra el agua fretica. Se admite que hay suelos colapsables de formacin elica, coluvial, aluvial, residual, ceniza volcnica y rellenos hechos por el hombre.Investigaciones afirman que todos los problemas de colapso que se han estudiado hasta el momento han ocurrido en suelos que presentaban caractersticas fundamentales en comn. Por un lado una estructura suelta manifestada, por ejemplo, por una relacin de vacos relativamente alta y por otro lado, un contenido de agua menor que el correspondiente a la saturacin. Pueden considerarse mecanismos de colapso que varan en funcin del tipo de estructura, del contenido de las partculas y de sus enlaces, del tipo de deposicin del material y del contenido de humedad.

Una caracterstica esencial de nuestros suelos colapsables es que tienen una densidad baja y un grado de saturacin tambin bajo, todo parece indicar que al disminuir el grado de saturacin la susceptibilidad al colapso es mayor, esta es la razn por la que los problemas tienden a aparecer con mayor frecuencia en las zonas de fuerte desecacin, tambin exhiben una cohesin temporal como resultado de la presencia de materiales cementantes tales como el yeso y el carbonato de calcio. La cohesin aparente es el resultado de la resistencia friccional al corte en la cual los esfuerzos normales efectivos provienen de la presin de poro negativa que es la succin en el suelo. En todo caso la condicin de clima rido o de intensa evaporacin superficial no es indispensable, ya que han ocurrido casos de colapso cuando se humedecen suelos tambin en regiones no ridas. En general, los cambios de los factores externos, la humedad principalmente y la naturaleza del electrolito que interviene en el fenmeno, son los que de una forma u otra, afectan la matriz succin del suelo (diferencia entre la presin del aire y del agua), a los enlaces y pueden causar el cambio brusco de volumen que se denomina colapso. La causa desencadenante del colapso es la presencia de agua, conjuntamente con un esfuerzo significativo aplicado.

Los mecanismos de colapso pueden variar en funcin del contenido mineralgico de las partculas y de sus enlaces, del tipo de estructura, del tipo de deposicin del material, del contenido de humedad y otros factores de naturaleza electro- qumica.

En la mayora de los casos de colapso investigados por nosotros hasta la fecha son suelos con estructura panaloide y granos redondeados unidos entre si por alguna clase de cementacin. En todos los casos, esta cementacin era susceptible de ser disuelta cuando el suelo absorba agua. El mecanismo de colapso es lgicamente un derrumbe de los granos hacia los vacos, precisamente cuando desaparece la cementacin entre ellos. As hemos detectado que los mecanismos de colapsos ms frecuentes en suelos granulares secos son la disolucin de la cementacin por sales solubles o la destruccin, de un ordenamiento paralelo de agregados de arcilla residual que enlazaban a. los granos. En suelos granulares semi-saturados es la prdida de la resistencia al corte temporal entre los granos dada por la tensin capilar negativa entre ellos. En arcillas el mecanismo es la reorientacin de las partculas desde una estructura floculada hacia formas mas dispersas.

En nuestro pas han ocurrido casos de fallas en suelos colapsables que los hemos estudiado detenidamente en Pisco, La Joya, y ltimamente en Ventanilla entre otros numerosos, que nos han permitido verificar algunos mtodos simples de identificacin de estos suelos, los mismos que se indican en la Tabla I y la Figura 1. establecindose adems una comparacin entre la cantidad de sales solubles en los suelos colapsables de Ventanilla, Pisco y La Joya con la agresividad sulftica correspondiente, con el fin de probar que un suelo altamente colapsable tambin puede presentar severa agresividad sulftica al mismo tiempo que suelos con insignificantes cantidades de sales solubles (caso de Ventanilla), no necesariamente tienen que ser altamente agresivos al cemento y menos por esta causa originar asentamientos importantes como los que se presentaron en este lugar, ya que de las investigaciones tcnicamente llevadas a cabo se determin que en la mayora de los casos los asentamientos, en los suelos sueltos de origen coluvial de Ventanilla, se haban producido por graves defectos constructivos tales como cimentacin sobre rellenos no compactos y conexiones domiciliarias de servicios de agua y desage con graves defectos de instalacin y calidad de sus materiales.

5.3. CONSECUENCIAS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS EN EL PERU.

Todos los suelos arcillosos se contraen durante el secado y se expanden cuando son humedecidos, sin embargo los mayores problemas por cambio de volumen son causados por suelos que contienen una cantidad significativa de mineral montmorillonita y que normalmente exhiben limites lquidos superiores a 50%,

alto contenido de coloides ndices de plasticidad elevados.

Extensas reas del norte de nuestro pas estn conformadas por suelos arcillosos de alto poder expansivo, lo que ha dado lugar al desarrollo del estudio

de estos suelos en los ltimos tiempos, principalmente en zonas que comprometen reas de expansin urbana y donde ha sido necesario construir caminos, aeropuertos, proyectos de irrigacin y edificaciones de todo tipo, esencialmente livianas y de bajo costo.

Las arcillas son coloides con propiedades elctricas tales que originan fuerzas de interaccin, o fuerzas fsico-qumicas, entre sus partculas o entre sus partculas y el agua; considerndose que el proceso expansivo se debe a un decrecimiento de los esfuerzo efectivos como una manifestacin de las fuerzas repulsivas que actan entre las partculas del suelo, las mismas que son originadas por los iones del componente difuso de la doble capa de agua que lo rodea, la cual causa rechazo en las superficies coloides cargadas.

Desde el ao 1965 se viene estudiando los problemas de las arcillas expansivas del norte del Per, donde aparentemente son los movimientos irreversibles los que predominan en las arcillas y clima del lugar, levantamientos que son similares a los ocurridos en otras partes del mundo, siendo menos predominantes los debidos a cambios de clima seco a lluvioso y an menos importantes los movimientos anuales peridicos, hecho afortunado de nuestra parte ya que estudios efectuados en diferentes pases que sufren este mismo fenmeno indican que los movimientos debidos a la variacin estacional son mucho ms peligrosos que los movimientos irreversibles. Se ha establecido que el grado de expansin de los suelos arcillosos expansivos del Per flucta de mediano a muy alto para hinchamiento libre medido en ms de 2,000 especimenes de suelos tpicos que varan de un mnimo de 5% a un mximo de92% (caso excepcional de algunas arcillas de Talara), acusando la mayora de ellos pesos unitarios promedio de 1.90 gr/cm3 en estado seco y de 1.80 a 2.00 gr/cm3 en estado natural . Resultados de investigaciones efectuadas en este tipo de suelos por el autor indican coincidencia con los presentados en el trabajo de MARIN - NIETO, encontrando que para el caso de las arcillas peruanas el limite de contraccin evaluado tiene una variacin de 13% a 22% para suelos expansivos que han causado graves problemas en las edificaciones, datos que no correlacionan con experiencias de otros lugares en los que se predicen grandes cambios de volumen para limites de contraccin menores de 10. Esta misma situacin ha sido tambin reportada por otros investigadores en USA y posteriormente en Israel coincidiendo en que los suelos altamente expansivos pueden sufrir tambin grandes contracciones.

Por otro lado, resultados de ensayos efectuados para establecer la "actividad de las arcillas", ndice que se correlaciona con la mineraloga o historia geolgica, de las muestras , indican que tampoco pueden tomarse como validos para los suelos expansivos de Per. En las arcillas peruanas se ha evaluado la "actividad" para un nmero importante de muestras de suelo, calculndose sus respectivos ndices de plasticidad y porcentaje de partculas de arcilla para compararlas con las correspondientes curvas termodiferenciales de los ensayos mineralgicos, encontrndoseparasuelosactivos"quelafraccinarcillaconsista predominantemente de caolinita. A parte del caoln los miembros tpicos de este grupo lo forman suelos derivados de erosin mecnica de rocas no arcillosas y arcillas post-glaciales o de estuario que subsecuentemente han sido depositadas en agua dulce. Algunos ensayos qumicos efectuados en estos suelos denotan la presencia de carbonatos con un pH de 8 que corresponde a suelos bsicos y con presencia en ellos del ion sulfato.

En otro grupo de suelos ensayado, que se presume han sido formados por desecado normal y depositados en agua dulce, y que corresponden a arcillas marinas y de estuario con predominancia de ilitas como mineral de arcilla, se encontr muy poca coincidencia.

Por ltimo, en un tercer grupo de muestras ensayadas que acusan actividad mayor de 1.25 y provienen de depsitos que contienen apreciable cantidad de coloides orgnicos y cuyo mineral predominante puede atribuirse a la montmorillonita clcica, una sola muestra result con "actividad" mayor de 2 y procede de un lugar donde se detectaron daos importantes en las edificaciones de uno y dos pisos apoyadas en este suelo expansivo Estas muestras pueden corresponder a arcillas "bentonticas" cuyo mineral predominante generalmente es la montmorillonita sdica. Similarmente para algunas muestras que tienen caractersticas parecidas y en las que fue posible realizar ensayos qumicos mas o menos completos, para actividades mayores de 2 se les puede considerar como montmorillonita sdica muy activa dado a que han producido tambin daos considerables, detectndose adems la presencia de pequeos lentes de sales, deducindose que se trata de cloruro de sodio presumiblemente por el origen marino de la formacin geolgica de la zona. Sin embargo, las arcillas que originaron mayores daos y que han presentado expansin libre excepcional hasta de 92%, no acusaron actividad muy marcada, apenas 1.64 como mximo. De igual manera muestras de suelo extradas de un mismo depsito y an de lugares muy cercanos de un sondaje a otro, indicaron variaciones importantes

con respecto a su actividad",.por lo que es posible concluir que para algunos suelos expansivos de la regin norte del Per, el porcentaje de arcilla y los valores de contraccin no pueden considerarse como validos para un buen diagnstico de los minerales de arcilla constituyentes y consiguientemente de su probable grado de expansin, sin embargo, hemos encontrado coincidencia con el parmetro gradiente mineral" propuesto por MARIN-NIETO tal como se muestra en la figura 3, en la que se han ubicado diez valores tpicos de arcillas expansivas peruanas junto a los resultados de los suelos ensayados en el Ecuador.

Para contrarrestar los efectos que el suelo expansivo origina al producirse un cambio en su equilibrio de humedad, con el consiguiente aumento de volumen,

es necesario adoptar una serie de procedimientos de construccin eligiendo el mtodo ms eficiente de acuerdo al medio ambiente y tipo de suelo, dndole el tratamiento adecuado que permita la cimentacin en cada caso; tratamiento que depender no slo de la forma y tipo de estructura o de la magnitud de la expansin a esperarse, sino tambin de otros factores adicionales, tales como la variacin del rango de expansin en el rea ocupada por la estructura, la variacin del esfuerzo rotacional aplicado a la edificacin como resultado de una expansin diferencial y por ltimo la influencia de la prctica constructiva local o procedimientos de construccin utilizados en cada lugar y su incidencia en la magnitud de los daos originados por el proceso expansivo.

De igual manera y consecuente con nuestra experiencia en los suelos expansivos del Per y despus de una evaluacin de laboratorio muy numerosa hemos llegado a establecer una manera prctica de hallar el grado de expansin de las arcillas en funcin de sus constantes de identificacin, tal como se muestra en la Tabla II:

El proceso ms inmediato a la construccin de un edificio que ocupa una parcela (hasta ese momento libre), es la modificacin de la humedad natural del terreno situado inmediatamente bajo la cota de cimentacin. El suelo que se sita a poco menos de 1 m bajo la rasante de terreno natural (una cota habitual de cimentacin) inicialmente se encuentra sometido a variaciones estacionales de humedad bajo la influencia del rgimen climtico y pluviomtrico local. En este estadio, durante la mayor parte del ao se produce una migracin ascendente de agua por fenmeno de capilaridad (ascendente desde la zona saturada

permanentemente) que es compensada por las prdidas debidas a la evapotranspiracin.

Al ocupar el terreno con una edificacin, un terrapln o un firme se elimina casi siempre la posibilidad de evapotranspiracin de la capa superficial del terreno, provocando en poco tiempo un aumento de humedad en la misma (pues el gradiente ascendente por capilaridad desde la capa saturada se mantiene hasta alcanzar un nuevo equilibrio.)

Este efecto es ms notable en las cimentaciones situadas en el interior del permetro edificado, dando lugar a la aparicin de daos en forma de grietas que se distribuyen por los cerramientos y tabiques a quebranto.

En otros casos, las zonas ajardinadas o no pavimentadas del permetro de la vivienda contribuyen a una aportacin continua de agua (para el riego de plantaciones de csped, por ejemplo) que puede afectar al estado de humedad del terreno sobre el que se apoyan cimentaciones del contorno del edificio. En este caso los daos apreciados se corresponden con la aparicin de grietas en los cerramientos y tabiques en geometra de arrufo.

CIMENTACIONES EN SUELOS DIFICILES EN LAS EDIFICACIONES DEL PER.18

Existen otros procesos susceptibles de dar lugar al hinchamiento del terreno: la helada de determinadas tipologas de suelos (sedimentos lacustres o varvas) en zonas de climatologa severa (fro intenso y en presencia de humedad alta), las modificaciones en la estructura cristalina de minerales deshidratados al tomar agua (anhidrita transformada en yeso), y de otros fenmenos ms o menos exticos que en ocasiones pueden confundirse con procesos expansivos (pavimentos hinchados y deformados por el crecimiento de races, p.e.).

5.4. CONSECUENCIAS DE LAS CIMENTACIONES SOBRE SUELOS LICUABLES EN EL PERU.

Falla de flujo causada por licuacin

Corrimiento Lateral: El corrimiento lateral involucra el desplazamiento de grandes bloques de suelo como resultado de la licuacin. El desplazamiento ocurre en respuesta a la combinacin de las fuerzas de la gravedad y las inerciales generadas por el sismo. Los corrimientos laterales se presentan por lo general en pendientes suaves (comnmente menores a los 3 grados) y se incrementan en las cercanas a un canal o un ro, tal como lo indican las dimensiones de las flechas. La magnitud de los desplazamientos horizontales generalmente vara en el orden de los metros. Las capas de suelos desplazados en general presentan fisuras, fracturas, escarpes y hundimientos de bloques (graben). Los desplazamientos laterales generalmente afectan las fundaciones de edificios, puentes y lneas vitales.

Corrimiento lateral debido a licuacin

Oscilaciones del Terreno: Donde el terreno es plano o la pendiente demasiado suave para permitir corrimientos laterales, la licuacin de estratos subyacentes puede causar oscilaciones que no dependen de las capas superficiales, la cual se manifiesta hacia los lados, arriba y abajo en la forma de ondas de terreno. En general, dichas oscilaciones son acompaadas por la apertura y cerramiento de fisuras en el suelo, y la fractura de estructuras rgidas como los pavimentos y tuberas.

Oscilacin horizontal del terreno causada por licuacin

Prdida de la Resistencia del Suelo de Soporte: Cuando el suelo que soporta un edificio u otra estructura se licua y pierde su resistencia, se pueden presentar grandes deformaciones en su interior, las cuales hacen que las estructuras superficiales se asienten y se inclinen.

Prdida de la resistencia del suelo de soporte por licuacin

Susceptibilidad a la licuefaccin. Por que se licuan los suelos?

Es importante reconocer que la licuacin no ocurre de manera aleatoria y que por el contrario se requieren ciertos ambientes geolgicos e hidrolgicos, y que ocurre principalmente en depsitos recientes de arena y limo con altos niveles freticos.

Entre ms reciente, suelto y saturado sea un depsito de suelos granulares, ser mucho ms susceptible a la licuacin. Son ms susceptibles las arenas finas relativamente uniformes. Son menos susceptibles los depsitos bien gradados con tamaos hasta de gravas, aunque stas ltimas ocasionalmente se licuan. Son ms susceptibles los suelos con partculas redondeadas que aquellos con partculas angulares.

La licuacin se ha presentado con mayor frecuencia en reas con niveles freticos superficiales, a profundidades menores que 10 m. En muy pocos casos se han registrado fenmenos de licuacin en zonas con niveles freticos a profundidades superiores a los 20 m. Igualmente los suelos densos, incluyendo los rellenos bien compactados, tienen baja susceptibilidad a la licuacin.

Efectos de licuefaccin.

Las evidencias de la licuefaccin en el pasado, han sido usadas para evaluar los peligros ssmicos en reas donde los registros sobre esta causa son escasos.

El tema de la licuefaccin se ubic en el primer plano de la ingeniera geotcnica antissmica con los terremotos del ao 1964 en Niigata, Japn y en Alaska.

En Niigata, la licuefaccin caus desplazamiento lateral y prdida de la capacidad de soporte de los suelos.

CAPITULO III6. MARCO TEORICO

La cimentacin puede definirse en general como el conjunto de elementos de cualquier edificacin cuya misin es transmitir al terreno que la soporta las acciones procedentes de la estructura. Su diseo depender por tanto no solo de las caractersticas del edificio sino tambin de la naturaleza del terreno.

ALVA HURTADO 2010. El cimiento es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno. Debido a que la resistencia y rigidez del terreno suelen ser inferiores a las de la estructura, la cimentacin posee un rea en planta muy superior a la suma de las reas de todos los pilares y muros portantes (estructura vertical).

CRESPO VILLALAZ 2003 Se denomina cimentacin al conjunto de elementos estructurales cuya misin es transmitir las cargas de la edificacin al suelo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que los pilares o muros que soportar, el rea de contacto entre el suelo y la cimentacin ser proporcionalmente ms grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes). La cimentacin es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura; para lo cual se utiliza la llamada zapata de cimentacin, esta divide las cargas de la edificacin en partes iguales de manera que ninguna exceda a la otra, esto solamente no se da cuando se trata de un terreno de piedra.

La importancia del conocimiento de los caracteres propios del suelo se pone de manifiesto desde el momento de la propia ejecucin de la obra por su influencia sobre la seguridad de los trabajadores en la realizacin de excavaciones y movimientos de tierras as como en la de los elementos auxiliares de la construccin: cimbras, encofrados, pozos y zanjas de cimentacin lneas enterradas, etc.

CIMENTACIONES EN SUELOS DIFICILES EN LAS EDIFICACIONES DEL PERUna cimentacin inadecuada para el tipo de terreno, mal diseada o calculada se traduce en la posibilidad de que tanto el propio edificio como las fincas colindantes sufran asientos diferenciales con el consiguiente deterioro de los mismos pudiendo llegar incluso al colapso.

Barkan 1992. En obras de importancia y caractersticas especiales, y sobre todo, cuando es proyectada su construccin en terrenos cuyo subsuelo no es conocido, es obligatorio el estudio del suelo para cada caso en particular. No es prudente deducir la resistencia y comportamiento de un suelo a partir de las caractersticas de otro, aun cuando estn prximos entre s.

7. MARCO CONCEPTUAL

7.1. CIMENTACIONES

7.1.1. GENERALIDADES

Las cimentaciones tienen como misin transmitir al terreno las cargas que soporta la estructura del edificio. De modo general se puede decir que existen dos tipos de cimentacin segn que principalmente vayan a soportar esfuerzos de compresin pura o que soporten, adems, tensiones de traccin. Esta consideracin afecta al material que va a constituir la cimentacin.

Los cimientos por tanto sern por lo general piezas de volumen considerable con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Se construyen en hormign armado y en general se emplear hormign de calidad relativamente baja ya que no resulta econmicamente interesante el empleo de hormigones de resistencias mayores.

Para poder realizar una buena cimentacin es necesario un conocimiento previo del terreno en el que se va a construir la estructura. Aqu vamos a realizar una pequea introduccin sobre el suelo y la roca.

Los trminos roca y suelo, tal como se usan en la ingeniera civil, implican una clara distincin entre dos clases de materiales de cimentacin. Se dice que roca es un agregado natural de granos minerales unidos por grandes y permanentes fuerzas de cohesin. Por otra parte, se considera que suelo es un agregado natural de granos minerales, con o sin componentes orgnicos, que pueden separarse por medios mecnicos comunes, tales como la agitacin en el agua.

El ingeniero para preparar un proyecto debe saber cules son los materiales que estn presentes y qu propiedades poseen, este conocimiento se adquiere, parcialmente, consultando libros, pero sobre todo, extrayendo, examinando y tal vez probando muestras que considere representativas de los materiales. En la ingeniera de las cimentaciones, la experiencia es un factor inapreciable.

La correcta clasificacin de los materiales del subsuelo es un paso importante para cualquier trabajo de cimentacin, porque proporciona los primeros datos sobre las experiencias que puedan anticiparse durante y despus de la construccin. El detalle con el que se describen, prueban y valoran las muestras, depende del tipo de estructura que se va a construir, de consideraciones econmicas, de la naturaleza de los suelos, y en cierto grado del mtodo con el que se hace el muestreo. Las muestras deben describirse primero sobre la base de una inspeccin ocular, y de ciertas pruebas sencillas que pueden ejecutarse fcilmente tanto en el campo como en el laboratorio clasificando el material en uno de los grupos principales.

Las estructuras de cimentacin son, con frecuencia, elementos tridimensionales, en ocasiones elementos lineales, por ejemplo las vigas de cimentacin.

7.1.2. TIPOS DE CIMENTACIONES

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Cuando a nivel de la zona inferior de la estructura, el terreno presenta caractersticas adecuadas desde los puntos de vista tcnico y econmico para cimentar sobre l, la cimentacin se denominar superficial o directa. Las cimentaciones superficiales estarn constituidas por zapatas, vigas y placas, o por combinaciones de estos elementos.

Estas caractersticas del terreno son fundamentales a la hora de la eleccin de la cimentacin.

La influencia del tipo de edificio a ejecutar tambin es importante en la seleccin de la cimentacin.

Las caractersticas ms importantes de los edificios a la hora de la cimentacin pueden ser:

CIMENTACIONES EN SUELOS DIFICILES EN LAS EDIFICACIONES DEL PERa) Existencia de stanos

a) Edificios ligeros de poca altura: se usar cimentacin superficial b) Edificios de poca altura: losas, pilotajec) Edificios de gran altura: Cimentaciones profundas o losas de cimentacin

Antes de la seleccin de la cimentacin, y como parte previa a la redaccin del proyecto, debe realizarse un estudio geotcnico del terreno que en sus conclusiones debe recomendar los tipos de cimentaciones ms adecuados.

Como caractersticas principales una zapata debe cumplir:a) Conduccin de las cargas al terreno a travs de los elementos estructurales. b) Reparto uniforme de las cargas para que no se superen las tensionesSuperficiales del terreno.

c) Deben limitarse los asientos de la estructura a los mximos admisibles por sta, y evitar asimismo los asientos diferenciales.

d) Las cimentaciones deben quedar ocultas.

En el caso de edificios industriales el modo de seleccin de las cimentaciones no difiere del resto de las edificaciones, siendo incluso en muchos casos un factor decisivo a la hora de decidir el emplazamiento de la industria, pues un coste muy elevado por las malas caractersticas del terreno encarecera demasiado el proyecto. El tipo de cimentacin ms usado en proyectos industriales es la zapata en sus diversas variantes. No se desestimar en caso necesario el uso de losas e incluso, en casos muy desfavorables del terreno, cimentaciones profundas como pilotes.

A. Zapatas

Se trata de la solucin ms usada, debido a que es la ms econmica, de ms fcil ejecucin y adaptarse bien a terrenos resistentes. Es adems una solucin interesante para luces importantes.

Una zapata es una ampliacin de la base de una columna o muro que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presin adecuada a las propiedades del suelo. A las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o zapatas aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama

zapata corrida o zapata continua. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata combinada. Una forma especial de zapata combinada que se usa normalmente en el caso que una de las columnas soporte un muro exterior es la zapata en voladizo o cantilever.

En las zonas fras, las zapatas se desplantan a una profundidad no menor que la penetracin normal de la congelacin. En los climas ms calientes, y especialmente en las regiones semiridas, la profundidad mnima de las zapatas puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacinales de humedad produzcan una contraccin y expansin apreciable del suelo. La elevacin a la que se desplanta una zapata depende del carcter del subsuelo, de la carga que debe soportar y del coste del cimiento. Generalmente la zapata se colocara a la altura mxima en que pueda encontrarse un material que tenga de forma estable la capacidad de carga adecuada.

La excavacin de una zapata para hormign armado debe mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posicin correcta mientras seca el hormign. Para hacer esto en los suelos que contienen agua debe ser necesario bombear o instalar previamente un sistema de drenaje.

La clasificacin de zapatas es muy amplia. Segn su forma de trabajo se puede clasificar como: aislada, combinada, corrida o continua y arriostrada o atada. Segn su forma en planta su clasificacin ser: rectangular, cuadrada, circular, anular o poligonal.

B. Losas de Cimentacin

Las losas de cimentacin son zapatas de gran tamao encargadas de repartir lo ms uniformemente posible las cargas al terreno. Sus principales caractersticas pueden ser: espesor reducido en funcin de sus otras dimensiones. Son tiles cuando la suma de las superficies de la zapata > 50% de la superficie de la edificacin. Se trata de una solucin cara por lo que su uso ser en terrenos con baja resistencia pues en terrenos heterogneos reducen asientos diferenciales.

CIMENTACIONES PROFUNDASEstas cimentaciones se usarn cuando el terreno firme no se encuentra en la superficie sino a mayor profundidad. La cimentacin profunda ms usada es la cimentacin por pilotes.

A. Pilotes

Un pilote es un elemento de cimentacin de gran longitud comparada con su seccin transversal, que enterrado consigue una cierta capacidad de carga, suma de su resistencia por rozamiento con el terreno y su apoyo en punta.

Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantara normalmente una zapata o una losa de cimentacin, es demasiado dbil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material mas adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes. Los pilotes son elementos estructurales con un rea de seccin transversal pequea, comparada con su longitud, y usualmente se instalan usando una piloteadora que tiene un martinete o un vibrador. A menudo se hincan en grupos o en filas, conteniendo cada uno suficientes pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro.

Las columnas con poca carga, pueden en algunos casos, necesitar un solo pilote. Sin embargo, ya que en las condiciones del trabajo de campo, la posicin real de un pilote puede quedar a varios centmetros de la posicin proyectada, difcilmente pueden evitarse las cargas excntricas. En consecuencia las cabezas de los pilotes aislados usualmente se arriostran en dos direcciones por medio de contratrabes. Si solo se necesitan dos pilotes las cabezas se unen con un cabezal de hormign, siendo arriostradas solamente en una direccin, perpendicular a la lnea que une los dos pilotes. Los grupos que contienen tres o ms pilotes estn provistos de cabezales de hormign reforzado y se consideran estables sin apoyarlos con contratrabes.

Tambin pueden usarse pilotes verticales para resistir cargas laterales; por ejemplo, debajo de una chimenea alta sometida al viento. Comparada con la capacidad axial, la capacidad lateral es usualmente pequea. Cuando es necesario soportar grandes cargas laterales, pueden usarse pilotes inclinados. Las inclinaciones de 1 horizontal por 3 vertical representan aproximadamente la

mayor inclinacin que puede obtenerse con el equipo ordinario para el hincado. La economa favorece usualmente las menores inclinaciones, aunque tenga que usarse un mayor nmero de pilotes.

B. Muros de contencin

El terreno tiene su propio talud natural siendo la pendiente funcin de la cohesin interna. La modificacin del talud de un terreno por encima de su pendiente natural obliga a utilizar procedimientos artificiales de contencin.

Un muro de contencin es aquella obra encargada de contener las tierras que tienden a alcanzar su talud natural. En unas ocasiones se tratar de un terreno natural y en otras de un relleno artificial.

Las estructuras de contencin pueden clasificarse segn dos tipos:

a) Rgidas b) Flexibles

Dentro de los muros de hormign los muros ms frecuentes son :

a) Muros de gravedad: Son de hormign en masa

b) Muros mnsula: Aligeran el muro de gravedad y son tiles para grandes muros por razn de economac) Muros con contrafuertes d) Muros de stano

C. CAJONES DE CIMENTACIN

Los cajones de cimentacin son elementos estructurales de concreto armado que se construyen sobre el terreno y se introducen en el terreno por su propio peso al ser excavado el suelo ubicado en su interior. El PR deber indicar el valor la friccin lateral del suelo para determinar el peso requerido por el cajn para su instalacin.

7.2. SUELOS DIFICILES

7.2.1. SUELOS DISPERSIVOS

Antiguamente, los suelos arcillosos eran considerados altamente resistentes a la erosin debido al fluir el agua, sin embargo esta creencia es errada debido a que eso no sucede con todas las arcillas, de hecho existen arcillas que son altamente erosionables, como los son las arcillas dispersivas.

El tipo de suelo conformado por arcilla dispersiva fue conocido primero por los ingenieros agrnomos hace mas de 100 aos, y su naturaleza fundamental fue bien entendida por los cientficos de suelos e ingenieros agricultores hace casi50 aos. La importancia del tema en la prctica de la Ingeniera Civil ha sido reconocida aproximadamente desde 1940, pero no fue ampliamente apreciada sino hasta comienzos de 1960. Se inicia en Australia cuando, se investiga las fallas de socavacin en presas de tierra y se observa el comportamiento de la arcilla dispersiva en presas pequeas de arcilla. Desde este tiempo, muchas investigaciones han sido ejecutadas a fin de mejorar los procedimientos para identificar a las arcillas dispersivas

Los suelos dispersivos son aquellos que por la naturaleza de su mineraloga (donde existe una preeminencia de cationes de sodio) son susceptibles a la defloculacin (dispersin) y se rechazan en la presencia del agua as posea poco o nada de velocidad hidrulica. Cuando el suelo de arcilla dispersiva es sumergido en agua, la fraccin de arcilla tiende a comportarse de manera semejante a las partculas granulares, es decir las partculas de arcilla tienen una atraccin mnima de electro-qumica y fallan hasta adherirse cercanamente o enlazarse con otras partculas de suelo. As, el suelo de arcilla dispersiva erosiona con la presencia del agua que fluye cuando las plaquetas individuales

de la arcilla son partidas y transportadas. Tal erosin puede suceder por la presencia de quebradas profundas o fallas por tubificacin en pequeas presas, la presencia de aguas nubladas en presas pequeas o en charcos de agua luego de la lluvia, por mencionar los casos ms comunes. Tambin es visible en las grietas de los caminos y a lo largo de las quebradas y en las arcillas unidas a la roca.IDENTIFICACION DE LOS SUELOS DISPERSIVOS

La identificacin de los suelos dispersivos debera comenzar con el reconocimiento en campo para determinar si existe alguna indicacin en la superficie, como erosiones en forma de tneles y hondonadas profundas, junto con cualquier depsito de agua. Aunque la falta de tal evidencia no excluye la presencia de arcillas dispersivas en la profundidad, y se debera proceder con exploraciones adicionales. Los suelos dispersivos tambin pueden determinarse por el comportamiento de los suelos. Por ejemplo:

La presencia de quebradas profundas y fallas por tubificacin en pequeas presas, habitualmente indican la presencia de suelos dispersivos.La erosin en grietas de los caminos, la erosin tipo tnel a lo largo de las lneas de quebradas y la erosin de intemperizacin o arcillas unidas en roca pueden sealar suelos potencialmente dispersivos.La presencia de agua nublada en presas pequeas y charcos de agua despus de la lluvia indica suelos dispersivos.

Se puede deducir la mineraloga de la arcilla a partir de tales tcnicas de observacin. La geologa del rea tambin puede ser una gua de la dispersividad. Sherard & Decker (1977) sealan que:

Muchas arcillas dispersivas son de origen aluvial. Algunas arcillas de las laderas de lechos de ro son tambin dispersivas.Algunos suelos derivados de la lutita y la arcillita bajo un medio martimo son tambin dispersivos.Los suelos derivados de la intemperizacin de las rocas gneas y metamrficas son casi todos no dispersivos, pero pueden ser erosionables, (por ejemplo, la arena limosa derivada de la granodiorita).

Suelos con un alto contenido orgnico probablemente no son dispersivos (esto necesita ser tratado con cautela, desde que muchos suelos tipo algodn negro son dispersivos).Las reas de produccin con poca cosecha y el crecimiento mal desarrollado tambin pueden indicar suelos altamente salinos, muchos de los cuales son dispersivos. Sin embargo, los suelos dispersivos pueden tambin presentarse en suelos neutrales o en suelos cidos y pueden apoyar al crecimiento frondoso del csped.

Ensayos Qumicos:

Estos ensayos analizan la composicin qumica del agua de poros de una muestra de suelo para determinar su grado de dispersividad, entre stos estn:

Proporcin de Absorcin de Sodio (SAR): es un parmetro que refleja la posible influencia del Ion sodio sobre las propiedades del suelo. Se basa en una frmula emprica que relaciona los contenidos de sodio, calcio y magnesio y que expresa el porcentaje de sodio de cambio en el suelo en situacin de equilibrio Porcentaje Intercambiable de Sodio (ESP)

Ensayos Fsicos:

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. 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.El ensayo consiste en colocar una muestra de suelo en agua, observando la dispersin como el grado de nubosidad del agua, para luego clasificarlo de la siguiente manera:

Grado 1: Ninguna reaccin

Grado 2: Reaccin ligera

Grado 3: reaccin moderada Grado 4: reaccin fuerte CONCLUSIONES

Al final de esta investigacin llegue a identificar los tipos de cimentaciones y de suelos, as como las propiedades de estos y como acta el suelo como elemento portante de las cimentaciones. Pude analizar las cargas que transmite la cimentacin a las capas de terreno, causando tensiones y a su vez deformaciones. Por lo tanto identifique porque se ve afectado la conducta del suelo bajo las cargas de tensin. Aprend las funciones de las cimentaciones y como estas constituidas. Conoc la diversidad de suelo en Per, y los mtodos para identificarlos.Tambin estudie las propiedades ms relevantes del suelo para la ingeniera.Podre concluir porque interviene el tipo de suelo al construr una cimentacin, y los pasos para el diseo de estas. Examine el hundimiento del suelo debido a lacimentacin, y cules son las fuerzas que actan en l. La capacidad de carga o apoyo es una caracterstica de cada sistema de suelo-cimentacin, y no slo una cualidad intrnseca del suelo. Los distintos tipos de suelo difieren encapacidad de carga, pero tambin ocurre que en un suelo especfico dicha capacidad vara con el tipo, forma, tamao y profundidad del elemento decimentacin que aplica la presin.A menudo cuando ocurre un desastre, los problemas en cimentaciones coloca a los propietarios, proyectistas y constructores en la posicin deadversarios. Casi siempre cualquier esfuerzo de solucin es orientado haciala proteccin de intereses econmicos o prcticos lo que no siempre conduce a una buena determinacin de las causas reales de la falla y menos a su adecuada solucin, ms an cuando existe la influencia poltica, que ennuestro medio muchas veces se ha dado, orientando a la opinin pblica hacia causas o hechos que justifican una mala ejecucin de la obra o queenmascaran vicios de construccin.Las fallas en estas cimentaciones de suelos difciles se esconden o no son divulgadastcnicamenteportemoresinherentesaposicionesadministrativas o polticas de los funcionarios responsables, evitando tomaren cuenta el antecedente para el diseo y construccin de obras futuras similares, aumentando enormemente la posibilidad de una repeticincatastrfica de errores previos.Nosotros los Ingenieros Civiles podemos prevenir las fallas que ocurren en las cimentaciones si nos comprometemos a un formal acercamiento alproblema y si podemos comprender bajo que circunstancias fallan los suelospermitiendo que se desarrollen condiciones de riesgo que resultan muchas veces despus de catstrofes.Esto ha sido el principal objetivo de este trabajo tomando en consideracin adems que los anlisis de confiabilidad y riesgo geotcnico sonpotencialmente ms valiosos durante las primeras etapas de un proyecto deingeniera, dado a que la decisin de proceder o no, ayudando a establecer criterios de diseo adecuados en los casos de apoyo en los suelos crticosdel pas.Siempre ser til mantener la continuidad entre el planeamiento, el diseo y la construccin que deben formar un solo proceso ya que algunas debilidadesque existieran durante el diseo pueden hacerse latentes durante laconstruccin y las hiptesis de trabajo pueden modificarse para amoldarse mejor a la realidad del comportamiento del suelo, sea colapsable, expansivo o de cualquier otra tipo.

Hacer uso de la observacin y la comprobacin de las predicciones, utilizando las experiencias pasadas y los mtodos probados de solucin que vienen a ser una necesidad en la prctica de la ingeniera del futuro, dado a que las ingenieros civiles debemos proyectar obras estables y econmicas, considerando las necesidades interactuantes del medio ambiente y los limitados recursos econmicos que disminuyen actualmente, todo lo cual impone a nuestra profesin la obligacin de ejecutar buenos proyectos apoyados en estudios tcnicamente bien ejecutados, por profesionales idneos y con la experiencia necesaria para reLos problemas que se presentan en estructuras de suelos en el Per debido a la erosin de suelos dificiles, datan de los inicios de las edificaciones; desde entonces los estudios se han enfocado en la estabilizacin de este fenmeno, por medio de tcnicas de mejoramiento de estos tipos de suelos.

Recomendaciones

Sugerimos, adems, que dentro de la temtica de las materias que tratan sobre los suelos, sean abarcados los fenmenos de erosin de suelos difciles, y as, ampliar el perfil profesional de los prximos ingenieros civiles.

El comportamiento mecnico de los suelos peruanos es complejo y dar un concepto adecuado sobre el tipo de cimentacin a implementar en cualquier proyecto ingenieril debe tener un minucioso estudio que garantice la seguridad de la estructura, por ende se recomienda que tanto comprender la funcionalidad del elemento de fundacin con base en una completa exploracin geotcnica, como hacer un buen anlisis de resultados por distintas metodologas de pruebas de carga, permitir determinar una capacidad ltima o admisible acertada que brinde en el ejercicio del diseo una mejor precisin.

Para realizar la evaluacin del potencial de licuacin es necesario disponer de toda la informacin posible acerca de las caractersticas de los suelos estudiados, para lo cual es necesario recopilar los estudios existentes realizados por instituciones pblicas y empresas privadas y adems realizar sondajes de exploracin de campo en aquellos lugares donde se carezca de informacin

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