SUELOS COLAPSABLES-EXPANSIVOS-CAISSON.docx

7/23/2019 SUELOS COLAPSABLES-EXPANSIVOS-CAISSON.docx

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INTRODUCCIÓN

La incidencia del comportamiento de los materiales expansivos en los daños experimentados por las

estructuras no fue identificada por los especialistas en el estudio de suelos y fundaciones como una

de las causas fundamentales de esos daños, prácticamente hasta fines de 1930.

A partir de allí se comiena a reconocer !ue muchas de las patolo"ías de las estructuras, !ue eran

atri#uidas a asentamientos del suelo u otros pro#lemas, se de#ían en realidad a un fen$meno de

hinchamiento el tema ha interesado en forma creciente a los especialistas en suelos y construcciones.

%e estima !ue las p&rdidas anuales a nivel mundial por daños en las construcciones so#re los suelos

expansivos superan los dos #illones de d$lares.

'l inter&s en estos suelos ha llevado a la constituci$n, dentro de la %ociedad (nternacional de

)ecánica de %uelos e (n"eniería de *undaciones de un +omit& &cnico para suelos expansivos, con

la finalidad de impulsar estudios específicos en esta área, así como a la realiaci$n peri$dica de

conferencias internacionales so#re la pro#lemática de los suelos expansivos.

'n nuestro país el tema ha merecido permanentemente la preocupaci$n de ar!uitectos e in"enieros ya

!ue muchos daños causados en o#ras de ar!uitectura -so#re todo en viviendas econ$micas, !ue son

las más afectadas por este fen$meno y de in"eniería civil -carreteras, canaliaciones, etc., se

sospecha !ue han sido ori"inadas en pro#lemas de expansi$n de suelos en los !ue se apoyan.



SUELOS EXPANSIVOS

CONCEPTO

%e conocen como suelos expansivos, dado !ue sufren procesos de expansi$n y contracci$n.

/stos, al estar en clima estacional "eneran "randes "rietas por donde mi"ra el material del suelo,

hacia a#ao y hacia arri#a, son los suelos denominados ertisoles !ue "eneran constante inesta#ilidad

en las o#ras civiles.

La utiliaci$n de estos suelos re!uiere condiciones especiales, tanto desde el punto de vista de la

in"eniería como de la preparaci$n para a"ricultura. Los pro#lemas !ue se presentan en estos

suelos son derivados más !ue todo por los cam#ios de humedad2 &stos a su ve pueden estar

inducidos por las cam#iantes condiciones am#ientales -&pocas de se!uía y de lluvia, efecto termo

$smosis, fu"as en las conducciones de a"uas, extracci$n de a"ua por la ve"etaci$n aledaña a la

construcci$n.

4epende de la estructura de los cristales 4epende de su composici$n mineral$"ica 4epende de la capacidad de cam#ios de cationes

%u comportamiento se caracteria principalmente por5

La contracci$n de la arcilla de#ido al secado La expansi$n de la arcilla al humedecerse 4esarrollo de presiones de expansi$n cuando está confinado y no puede expandirse

LOS PRINCIPALES INVESTIGADORES:

Lam#e 6hitman -1979 *u 8. +hen -197 :rac;ley -197

Problemas presentados por estos selos

Los pro#lemas !ue "enera se"<n la morfolo"ía del terreno, los materiales !ue lo constituyen y la intervenci$n

humana, son factores !ue influyen directamente en las inundaciones2 La topo"rafía condiciona

directamente la velocidad de fluo del a"ua, !ue es de una "ran importancia puesto !ue pueden lle"ar

a ser altamente destructivas.

La intervenci$n humana, por su parte, es posi#lemente, el factor !ue más influye en las

inundaciones, en especial por!ue a"rava las consecuencias del propio fen$meno. La deforestaci$n, la



ur#aniaci$n de extensas áreas de terreno, aumentan el caudal en las calles y, por tanto, el ries"o

de inundaci$n a"uas a#ao.

+on la disminuci$n de la capacidad de infiltraci$n del suelo, aumenta el caudal de descar"a, disminuye el tiempo

de concentraci$n de las a"uas y reduce el tiempo de respuesta. +on la disminuci$n de la capacidad

de infiltraci$n del suelo, aumenta el caudal de descar"a, disminuye el tiempo de concentraci$n de las

a"uas y reduce el tiempo de respuesta.



EN EL PER!



IDENTI"ICACIÓN DE SUELOS EXPANSIVOS

Las #ormas pr$n%$pales de $dent$#$%a%$&n de n selo poten%$almente e'pans$(o son:

(dentificaci$n visual• Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias características• 4e su existencia son solo pro#lemas en onas arcillosas• iene alta plasticidad• %e fundan en onas costeras, como en el norte del país• %i o#servamos el terreno encontraremos "rietas o raaduras, esto se de#e al

fen$meno de palpitaci$n !ue sufre la superficie la superficie de estos suelos cuando

varía la humedad

(dentificaci$n por su mineralo"ía'xisten varios m&todos para la identificaci$n mineral$"ica y las más utiliadas y

recomendadas son5• La difracci$n de rayos =.• 'l análisis termino diferencial.• La a#sorci$n de tinte -colorantes.• Los análisis !uímicos.• Análisis por microscopia electr$nica.



Los tres "rupos más importantes en !ue se clasifican los minerales arcillosos son5 illita,

caolinita y montmorillonita, compuestos por hidroaluminosilicatos. Los ensayos

mineral$"icos tienden a detectar la presencia de montmorillonita, !ue es el mineral

preponderantemente expansivo.La presencia de car"as el&ctricas ne"ativas en la superficie de los minerales arcillosos, así

como la capacidad de intercam#io cati$nico resultan fundamentales para la ma"nitud de la

expansi$n.>

Los ensayos de identificaci$n mineral$"ica resultan muy usados en tra#aos de investi"aci$n

científica, pero resultan poco prácticos y antiecon$micos para la práctica usual en in"eniería,

dado !ue se re!uiere e!uipamiento y personal especialiado. 's por este motivo !ue no se

extiende en su desarrollo.

(dentificaci$n por m&todos indirectos

'ste tipo de identificaci$n se #asa en los ensayos de Limite de Atter#er", la contracci$n

lineal, el contenido coloidal, cam#io de volumen potencial -?+, etc.

L)m$te L)*$do + L)m$te Pl,st$%o

(nvesti"adores como %eed, 6ood@ard y Lund"ren demostraron !ue las características

plásticas de los suelos pueden ser usados como un indicador primario de la características

expansivas de las arcillas.

's natural pensar en una relaci$n como la antes mencionada ya !ue am#as dependen en la

cantidad de a"ua !ue una arcilla a#sor#e.

La relaci$n entre las características plásticas y el hinchamiento de los suelos puede

esta#lecerse como5

%i #ien es cierto !ue todos los suelos altamente expansivos tienen plasticidades altas, no es

cierto !ue los suelos con elevada plasticidad sean necesariamente expansivos.

Conten$do de Colo$des



4entro de los materiales !ue tiene un tamaño inferior a micras están los limos y las

arcillas. 4esde el punto de vista del tamaño se considera arcillas a!uellos materiales !ue

tienen un tamaño inferior a B micras -0.00B mm, siendo necesario para su determinaci$n la

realiaci$n de un ensayo hidrom&trico.

La ma"nitud de la expansi$n !ue experimenta una arcilla está vinculada con la cantidad de

partículas de tamaño arcilla presente en el suelo.

%e ha esta#lecido una relaci$n del tipo5 S - . CX

4$nde5 % C 8inchamiento potencial, expresado como D del hinchamiento de una

muestra compactada a la humedad $ptima y al ?.E.%.). se"<n ?roctor

'stándar.

+ C ?orcentae de fracci$n arcilla -partículas menores a 0.00B mm.x C exponente !ue depende del tipo de arcilla; C +oeficiente !ue depende del tipo de arcilla.x y ;, !ue indican el tipo de partículas coloidales presentes se determinana trav&s de ensayos difracci$n por rayos =.

Determ$na%$&n de la e'pans$&n L$bre

'ste ensayo consiste en colocar en una pro#eta normalmente cilíndrica un volumen conocido

de suelo FsecoG y sumer"irlo en a"ua sin aplicaci$n de so#recar"a al"una, mientras se mide

la expansi$n. La diferencia entre el volumen final e inicial, expresado como un porcentae del

volumen inicial es la expansi$n li#re.'sta medida de la expansi$n se realia en condiciones muy desfavora#les, ya !ue se hace en

condiciones de nin"una so#recar"a y hoy en día se utilian m&todos más adecuados a tales

efectos. 'xperimentos realiados por 8olt indican !ue una arcilla como la #entonita

comercial puede tener en este ensayo expansi$n del orden de 1B00 a B000 D. 8olt su"iere

!ue las expansiones medidas en este ensayo por encima del 100D pueden causar dañossi"nificativos a la estructura, mientras !ue suelos !ue alcanan una expansi$n por de#ao del

70 D, rara ve experimentan cam#ios de vol<menes aprecia#les #ao la aplicaci$n de car"as

estructurales, aun cuando estas sean provenientes de estructuras livianas.

EVALUACIÓN DEL POTENCIAL EXPANSIVO EN /ASE A LOS 01TODOS EXPUESTOS

'xisten varios m&todos !ue realiando diversas com#inaciones de los resultados de las

medidas de las propiedades antes mencionadas clasifican en cate"orías los potencialesexpansivos del suelo



02todo desarrollado por 3olt4 + G$bbs

'n el "ráfico si"uiente se muestra una relaci$n típica entre el contenido de coloides, el Hndice

?lástico y el límite de contracci$n.

:asado en las

curvas

presentadas 8olt

propone el

si"uiente criterio

para la

identificaci$n de

suelos

expansivos5

02todo del 56nd$%e de la a%t$($dad de la ar%$lla7 propesto por Seed8 9oodard + Lnd;ren

'stá #asado en muestras remoldeadas de suelo compuestos por mecla de arcillas, #entonita,

illita, caolinita y arena fina.

La expansi$n se midi$ como un D del hinchamiento !ue experimentan pro#etas compactadas

al 100 D del ?.E.%.). del ?roctor 'stándar y con el contenido de humedad $ptimo y

sometidas a una so#recar"a de 1 ?si

La actividad de la arcilla se define como5 A C ?( I -+10



(?5 Hndice ?lástico

+ C D J 0.00B mm

02todos $nd$re%tos de determ$na%$&n del poten%$al e'pans$(o del selo

'stos m&todos consisten en predecir el potencial expansivo del suelo de una forma cualitativa, en

#ase a medidas directas de la expansi$n del suelo so#re muestras re moldeadas compactadas en

condiciones prefiadas de humedad y densidad.

Los m&todos más utiliados son el de F Ladd y Lam#eG auspiciado por la *ederal 8ousin"

Administration y el m&todo de F ?+ F o m&todo de la medida del cam#io volum&trico.

02todos d$re%tos de la e'pans$&n del selo<

'stos m&todos consisten en medir la expansi$n del suelo al saturarlo #ao diferentes condiciones de

car"a, "raficándose las variaciones de hinchamiento para diferentes presiones aplicadas.

's universalmente aceptado !ue los dos parámetros !ue definen el potencial de hinchamiento son5



Pres$&n de =$n%=am$ento >PS? definida como la presi$n aplicada en la#oratorio so#re una muestra

de suelo expansivo para !ue, una ve en contacto con a"ua, la pro#eta manten"a constante su

volumen inicial, es decir !ue la variaci$n de volumen sea nula.

3$n%=am$ento l$bre >3%? definido como el D de la elevaci$n máxima para presi$n nula en relaci$n

a la lon"itud inicial de la pro#eta.

Las medidas de estos parámetros se realian fundamentalmente mediante prue#as edom&tricas o en

t&cnicas #asadas en la succi$n, tendiendo a simular los factores relevantes !ue si"ue el fen$meno

cuando se desarrolla in situ. ?ara lo"rar este o#etivo se han propuestos innumera#les metodolo"ías

experimentales !ue si"uen operativas distintas, cuando no opuestas. Las principales diver"encias

radican en5

K *orma de simular las condiciones de campo en el ed$metro

K amaño y forma de la muestra

K alor de la humedad inicial del ensayo

K )a"nitud de la precar"a y secuencias de car"as

K )omento de saturaci$n

K )ecanismos para medir el hinchamiento

K <mero de muestras !ue intervienen en el ensayo.

's por esto !ue la a#undante #i#lio"rafía internacional disponi#le evidencia marcadas discrepancias

en los valores finales o#tenidos y !ue la predicci$n del comportamiento resulte fuertemente

influenciada por a!uellas varia#les, más precisamente, por el camino de tensiones se"uido y por el

criterio de saturaci$n utiliado.

?or lo expuesto la definici$n de hinchamiento no es tan simple como la definida con anterioridad, ya

!ue está supeditada al procedimiento experimental utiliado para su cuantificaci$n.

%i #ien estos m&todos constituyen el procedimiento más adecuado para predecir la expansi$n del

suelo, además de las dificultades señaladas, tienen el inconveniente de re!uerir un e!uipamiento

#astante completo -celdas de car"as, pesas, etc., no disponi#les en los la#oratorios de uso com<n en

in"eniería.

"ACTORES @UE INTERVIENEN EN EL "ENÓ0ENO DE LA EXPANSIÓN

'l potencial expansivo de un suelo -presi$n de hinchamiento y elevaci$n dependen, como mínimo,de las si"uientes varia#les5



Natrale4a + t$po de ar%$lla<

La composici$n mineral$"ica de la arcilla -porcentaes de illita, caolinita y montmorillonita

!ue está compuesto la arcilla resultan fundamentales en cuanto al potencial expansivo delsuelo.Los suelos expansivos por excelencia son a!uellos !ue tienen altos porcentaes de

montmorillonita.

3medad $n$%$al

'l elemento FcataliadorG del fen$meno de la expansi$n, es precisamente, la variaci$n en el

contenido de humedad del suelo. ?or más montmorillonita !ue est& compuesta una arcilla, si

no hay variaci$n en el contenido de humedad del suelo, no ha#rá cam#ios volum&tricos.

o es necesario !ue el suelo se sature completamente para !ue produca expansi$n del

mismo.

?or el contrario, en determinados casos, es suficiente variaciones en el contenido de humedad

del suelo de s$lo 1 o B puntos porcentuales, para causar hinchamientos y producir daños

estructurales.

'l contenido de humedad inicial del suelo controla la ma"nitud del asentamiento.

Arcilla FsecasG, con contenido de humedad por de#ao del 17 D indican un ries"o de

expansi$n alto, pues fácilmente puede lle"ar a#sor#er contenidos de humedad de 37 D con

los consecuentes daños estructurales.

?or el contrario, arcillas cuyo contenido de humedad está por encima del 30 D indica !ue la

mayoría de la expansi$n ya ha tenido lu"ar y s$lo es espera#le al"<n leve hinchamiento

remanente.

Peso espe%)#$%o se%o del selo

)uy relacionada con la humedad inicial, el peso específico seco del suelo es otra varia#le

fundamental en el proceso expansivo del suelo.

La densidad seca de una arcilla se ve refleada en valores altos en los resultados en el ensayo

de penetraci$n estándar. alores de MM inferiores a 17 indican densidades secas #aas y

ries"o expansivo #ao, aumentando si"nificativamente estos a medida !ue aumenta el valor

de FG.



Cara%ter)st$%as pl,st$%as del selo

+omo ya fue explicado anteriormente las propiedades plásticas del suelo ue"an un

importante papel en el fen$meno expansivoPoten%$a del estrato a%t$(o

A trav&s de ensayos de la#oratorio so#re muestras de un mismo suelo, compactadas al mismo

"rado densidad y humedad inicial, se ha estudiado el efecto del espesor del estrato en la

ma"nitud total del hinchamiento.Los resultados mostraron !ue la ma"nitud del cam#io volum&trico experimentado es

proporcional al espesor del estrato, mientras !ue la presi$n de expansi$n se mantiene

constante.'sto nos estaría indicando !ue si una estructura es capa de trasmitir una presi$n uniforme y

constante a profundidades importantes de#ao de la fundaci$n se podría contrarrestar el

fen$meno de cam#io volum&trico. ?ero como sa#emos esto no es posi#le, ya !ue, a medida

!ue aumentamos la profundidad, la presi$n trasmitida por la apata de fundaci$n disminuye y

por lo tanto no constituye un m&todo efectivo para el control de la expansi$n.

"at$;a de la e'pans$&n

'n muestras sometidas en la#oratorio a ciclos de saturaci$n y disecado mostraron señales de

fati"a despu&s de varios ciclos.'ste fen$meno no ha sido todavía suficientemente investi"ado.%e ha notado en pavimentos sometidos a variaciones estacionales en el contenido de

humedad del mismo !ue tienden a un cierto punto de esta#iliaci$n lue"o de un cierto

n<mero de años.'n el "ráfico adunto se puede ver una curva de fati"a típica de las o#tenidas en ensayos de

la#oratorio.



CO0O ACTUAR "RENTE A UN SUELO EXPANSIVOB

Ante la presencia de un suelo potencialmente expansivo, las dos "randes líneas de acci$n

serían5

Actuar en el sentido de reducir o eliminar la expansi$n del suelo.

Las diferentes formas de acci$n so#re el suelo se pueden a"rupar en5

• (nundar el suelo en el sitio de manera !ue se produca una expansi$n antes de la

construcci$n• Neducir la densidad del suelo mediante un adecuado control de la compactaci$n.• Nemplaar el suelo expansivo por uno !ue no lo sea.• )odificar las propiedades expansivas del suelo mediante diversos procedimientos5

esta#iliaci$n mediante cal, cemento, inyecciones, etc.

• Aislar el suelo de manera !ue no sufra modificaciones en su contenido de humedad.• Actuar so#re la estructura y a trav&s de la selecci$n de un diseño de cimentaci$n

apropiado.

'n líneas "enerales se act<a en el sentido de ri"idiar o flexi#iliar de tal forma la estructura

!ue sea capa de a#sor#er o adaptarse a las deformaciones resultantes. 'n el diseño del

cimiento se tiende a una concentraci$n de car"as de manera !ue la presi$n trasmitida al suelo

sea capa de controlar la deformaci$n.



RECO0ENDACIONES

8asta ahora no se ha encontrado tendencias "enerales !ue nos permitan tra#aar con ecuaciones

universales es por eso !ue recomendamos tra#aar por onas de estudio, es decir cada ona, de#ería

de tener su ecuaci$n.

Ena de las recomendaciones más importante en este estudio es !ue si al"<n investi"ador desea

caracteriar sus suelos expansivos de#emos de resaltarle !ue se de#e plantear de acuerdo a presi$n

de expansi$n, mas no al "rado de expansi$n, esto se de#e a la existencia de onas donde el "rado de

expansi$n era muy alto.

SUELOS COLAPSA/LES

INTRODUCCIÓN

)uchos de los fen$menos !ue determinan el comportamiento de los suelos son compleos y no

pueden siempre reducirse a causas puramente mecánicas, sino !ue muchas veces intervienen factores

de otra índole -!uímicos, am#ientales, etc., provocando un comportamiento sin"ular del terreno. 'n

al"unos suelos, estos factores Mno mecánicosM tienen una importancia capital y son o#eto de un

estudio particular. 4icho "rupo de suelos es conocido "en&ricamente como Msuelos estructuralmente

inesta#lesM.

Eno de los principales fen$menos !ue afectan a al"unos de estos suelos es el colapso #rusco de su

estructura inter"ranular, denominándose a los suelos !ue presentan estas características5 suelos

colapsa#les. 'n estas notas se analiarán exclusivamente a!uellos suelos en los cuales el colapso es

provocado por humedecimiento

SUELOS COLAPSA/LES: Los suelos colapsa#les suelen presentar una "ran variedad de formas y

tamaños de partículas, con arena, en cantidades importantes de limo y, frecuentemente, un cierto

monto de arcilla.

La causa desencadenante del colapso, se atri#uye precisamente a un de#ilitamiento #rusco de los

nexos !ue la capilaridad a los a"entes minerales producen entre partículas más "ruesas !ue

constituyen !uiá la fracci$n más importante del suelo.

'l colapso es un fen$meno suscepti#le de presentarse en al"unos tipos de suelos, especialmente en

onas áridas. 'n donde el terreno ha podido conservar una estructura floa, "racias a !ue nunca halle"ado a estar saturado, por la misma causa, su mayor incidencia es so#re las o#ras hidráulicas.



+osiste en una perdida muy rápida de volumen de suelo, !ue traduce en una importante su#sidencia

superficial, asociada tam#i&n a una perdida rápida de resistencia y un desmoronamiento estructural

interno, todo lo cual, tiene lu"ar en el momento en !ue el suelo a#sor#e cantidades de a"ua.

o de#e olvidare tampoco !ue hay suelos en los !ue el ries"o de colapso está asociado

exclusivamente al cam#io en la car"a exterior, es decir, una car"a en "eneral mayor de la !ue

previamente actua#a so#re el suelo.

En suelo se constituye de tres fases5 La fase s$lida, la li!uida y la "aseosa -como se o#serva en la

fi"ura B.1.. La fase s$lida está formada por las partículas minerales del suelo, la fase li!uida se

forma por a"ua li#re -en los suelos pueden existir otros lí!uidos de menor si"nificaci$n y la fase

"aseosa !ue comprende el aire, y pueden estar presentes otros "ases -vapores sulfurosos, anhídrido

car#$nico etc..

?ara el planteamiento de las correlaciones empíricas !ue propondremos más adelante, entra en ue"o

al"uno conceptos #ásicos de mecánica de suelos como son 5 contenidos de humedad, limite lí!uido,

limite plástico, peso específico, peso específico relativo de los s$lidos, humedad de e!uili#rio, ona

activa, potencial capilar e índice de thornth@aite.



CARACTER6STICAS CO0UNES SUELOS COLAPSA/LES:

Ne"inatto -19 señala !ue, en "eneral, los suelos colapsa#les presentan una serie de características

comunes, tales como -O5

• 'structura macroporosa, con índice de huecos -e, entre relativamente alto, a muy alto.• Pranulometría predominantemente fina, con predominio de fracciones de limos y de arcilla.

'l tamaño de los "ranos es "eneralmente poco distri#uido y con los "ranos más "randes

escasamente meteoriados. La mayoría de las veces, la cantidad de la fracci$n arcilla es

relativamente escasa, pero sin em#ar"o, tiene una influencia importante en el comportamiento

mecánico de la estructura inter "ranular.• 'structura mal acomodada, con partículas de mayor tamaño separadas por espacios a#iertos,

y unidas entre sí por acumulaciones o MpuentesM de material predominantemente arcilloso. 'n

muchos casos existen cristales de sales solu#les insertados en tales puentes o uniones

arcillosas.

DE"INICIÓN DE COLAPSO:

Qur y 6isemam -193 definen como colapso a cual!uier disminuci$n rápida de volumen del suelo,

producida por el aumento de cual!uiera de los si"uientes factores5

• +ontenido de humedad -@• Prado de saturaci$n -%r• ensi$n media actuante -R• ensi$n de corte -S• ?resi$n de poros -u

Neconociendo por lo tanto !ue el colapso de la estructura del suelo puede producirse por unavariedad de procesos diferentes de la saturaci$n. Ne"inatto -19 su"iere !ue, a esta lista de factores

puede a"re"arse la interacci$n !uímica entre el lí!uido saturante y la fracci$n arcillosa.

A efectos de definir y diferenciar los distintos tipos de colapso Eriel y %errano -193,19 clasifican

a los suelos colapsa#les o desmorona#les en5

Grpo I5 %uelos en los !ue tiene lu"ar un rápido cam#io de la relaci$n entre presiones efectivas y las

deformaciones sin !ue se alcance la resistencia <ltima del material. 4e acuerdo con esto la causa del

colapso es <nicamente el cam#io de las presiones efectivas. A este "rupo pertenecen los limos o



arcillas cementadas y las rocas de "ran porosidad. +uando se ensaya a humedad constante, se detecta

una nota#le modificaci$n de su m$dulo de compresi#ilidad al alcanar un cierto valor las presiones

efectivas.

Grpo II5 %uelos en los !ue, sin la presencia o cam#io de las condiciones !ue producen el colapso,

no hay cam#io a#rupto en la relaci$n presi$ndeformaci$n. al es el caso de los loess y al"unas

arcillas !ue contienen sulfatos. %i se ensayan a humedad constante, la relaci$n tensi$n

deformaciones es una curva suave y continua y sin a"udos !uie#ros. La saturaci$n produce, sin

em#ar"o, un importante cam#io volum&trico, de#ido pro#a#lemente a un incremento de la presi$n de

los poros !ue ori"ina el a"otamiento de la resistencia al corte del suelo.

SUELOS COLAPSA/LES POR 3U0EDECI0IENTO:

'sta#lecida la definici$n "eneral de colapso, nuestro análisis se centrará en a!uellos suelos en los

cuales el colapso de la estructura del suelo es provocado por un incremento del contenido de

humedad. ?or lo tanto, en lo sucesivo cuando se ha#le de suelos colapsa#les, se entenderá !ue son

a!uellos suelos, en !ue un aumento en el contenido de humedad, provoca una #rusca disminuci$n de

volumen, sin la necesidad de un aumento en la presi$n aplicada.

A partir de esta definici$n, se advierte5

• ?or un lado una destrucci$n o un cam#io en la estructura !ue el suelo tenía ori"inalmente, y• ?or el otro lado, un a"ente externo5 el a"ua, !ue provoca este fen$meno.

'n la )ecánica de %uelos clásica de los suelos saturados o de los suelos secos el fen$meno de

colapso "eneralmente viene asociado a un cam#io en el estado tensional del suelo. 'n cam#io a!uí, y

en una primera definici$n, estaría provocado por un a"ente externo -cam#io en el contenido de

humedad.

'n el proceso de consolidaci$n de suelos saturados -eoría clásica de era"hi tam#i&n se produce

una disminuci$n de volumen, pero puede decirse !ue en muchos aspectos el colapso es lo contrario

de la consolidaci$n, tal como se indica en Ne"inatto -19.

0ECANIS0O DEL COLAPSO

A continuaci$n, se analiarán los diferentes mecanismos de colapso para distintas estructuras de

suelos, para lo cual se se"uirá, principalmente el tra#ao de 4udley -190.

Las si"uientes condiciones "enerales son las !ue esta#lece 4udley para !ue ocurra el colapso5



1. La estructura del suelo de#erá tener ciertas características, de modo tal !ue se tienda a la

ocurrencia de dicho fen$meno.

B. Las partículas estarán unidas entre sí por fueras o materiales cementantes !ue son

suscepti#les, tanto unas como otros pueden ser anulados o reducidos cuando aumenta el

contenido de humedad del suelo.

3. +uando este soporte es reducido o anulado, las partículas del suelo deslian o ruedan, por una

p&rdida de la resistencia al corte.

Los suelos "ranulares, como las arenas y las "ravas, presentan un tipo de estructura simple, tam#i&n

amplia#le a los limos. 'n ella, las uniones entre "ranos son contactos reales de#idos a fueras

"ravitacionales, fueras exteriores o capilares. 'stas <ltimas tienen un carácter temporal ya !uedependen del "rado de saturaci$n !ue posea el suelo. La humedad del suelo puede variar entre el

estado saturado y el seco, del mismo modo las tensiones capilares serán varia#les con el contenido de

humedad y desaparecerán tanto al saturarse, como al secarse el suelo.

Lambe + 9=$tman -19T9 indican !ue se provoca una tendencia a la floculaci$n aumentando una o

varias de las si"uientes características5

• +oncentraci$n de iones alencia i$nica

• emperatura o disminuyendo una o más de las si"uientes5

• +onstante diel&ctrica

• amaño del i$n hidratado

• A#sorci$n de aniones

• p8

4urante un proceso de saturaci$n, además de una disminuci$n de las fueras capilares, hay una

disminuci$n en la concentraci$n de iones, y por lo tanto un proceso de dispersi$n. ?artículas !ue

antes esta#an unidas por fueras de atracci$n, comienan a repelerse y ad!uirir una estructura

dispersa y pro#a#lemente menos resistente.



'sta es una manera #astante simple de explicar un mecanismo mucho más compleo, en el !ue

pueden intervenir, además de los nom#rados, otros factores. %in em#ar"o, se advierte c$mo una

estructura Mesta#leM puede ser modificada cuando entra en ue"o un a"ente externo !ue desesta#ilia

y modifica los vínculos !ue primariamente le conferían una resistencia aparente.

'n cual!uiera de los tipos de estructuras antes descritas, los vínculos entre partículas pueden estar

impre"nados de un a"ente cementante !ue confiere una resistencia cohesiva adicional al

desliamiento de un "rano respecto a otro.

0ETODOS DE IDENTI"ICACIÓN

Aspe%tos ;enerales:

A partir de la d&cada de los años 70, se "ener$ una preocupaci$n manifiesta por parte de diferentes

investi"adores, en identificar y clasificar la potencialidad al colapso en los distintos suelos -37.

'stos intentos a escala mundial se han enfrentado fundamentalmente con dos inconvenientes o

limitaciones, como son5

• La ;ran (ar$edad de t$pos de selos *e %olapsan por =mede%$m$ento5 Así, por eemplo,

m&todos pro#ados en ciertos países o re"iones en determinados tipos de suelos no han podido

hacerse extensivos a suelos de otras onas, cuyo ori"en "eol$"ico y "en&tico es francamente

diferente.

• La #re%ente =etero;ene$dad de los selos %olapsables por =mede%$m$ento 5 'n este

sentido hay coincidencia entre los investi"adores, !ue han estudiado suelos colapsa#les de

distinto ori"en "eol$"ico. Así, pueden encontrarse referencias tanto en investi"adores !ue

analiaron suelos lateríticos o de ori"en e$lico como el loess -A#eley y A#eley 1992

)oretto, 19OT !ue en principio suelen considerarse como suelos homo"&neos. 's frecuente

encontrar una variaci$n en el "rado de cementaci$n -por eemplo, de#ido a car#onatos en

s$lo al"unos centímetros. 'n otros casos esta hetero"eneidad es de#ida a la presencia de

"randes macroporos deados por raíces o insectos.

'sto ha llevado a una "ran variedad de metodolo"ías para esta#lecer la suscepti#ilidad al

colapso de los suelos y una anar!uía en la terminolo"ía empleada en los diferentes países

para su clasificaci$n. %in em#ar"o, en la mayoría de los casos, los diferentes investi"adores o



c$di"os han tendido a discretiar el comportamiento del suelo frente al colapso en dos

"rupos5 suelos !ue colapsan #ao peso propio y suelos !ue colapsan #ao una car"a mayor.

Nocca -19O7 ha confeccionado una ta#la de e!uivalencias, con la denominaci$n !ue reci#en

en los distintos países -3T.

Clas$#$%a%$&n de los m2todos de $dent$#$%a%$&n de selos %olapsables:

'n cuanto a los tipos de m&todos de identificaci$n propiamente dichos, varios han sido los enfo!ues

!ue se han propuesto. 'stos podrían clasificarse en tres "rupos5

• )&todos #asados en parámetros físicos de identificaci$n de suelos, tales como ?eso Enitario,

Límites de +onsistencia, Pranulometría, etc.

• )&todos #asados en ensayos mecánicos, principalmente en ensayos edom&tricos.

• )&todos #asados en la ma"nitud del colapso.

'xiste una a#undante #i#lio"rafía so#re los diferentes m&todos de clasificaci$n a identificaci$n, en

las cuales se ha realiado un análisis crítico so#re los diferentes m&todos, como las ya referidas de

Nocca -19O7 y Nedolfi et al -19OT y otras como las de %ultan -19T9, Ne"inatto -190, 19,

L$pe +orral -19, Uim&ne %alas -19O y Lutene""er y %a#er -19OO. ?or lo tanto, en este

apartado no se insistirá en ello, sino más #ien se hará un enfo!ue "eneral del pro#lema.

SOLUCIONES INGENIERILES EN SUELOS COLAPSA/LES

Cons$dera%$ones ;enerales

La primera cuesti$n !ue de#e analiarse cuando se diseñan cimentaciones en suelos suscepti#les al

colapso, es la pro#a#ilidad !ue el a"ente desencadenante del fen$meno, el a"ua, pueda o no

introducirse en el terreno y por ende Msensi#iliarM al suelo en donde se apoyarán las estructuras. ?or

definici$n, sin la presencia del a"ua, el suelo no colapsa. 'sta cuesti$n es si"nificativa, puesto !ue

pueden existir numerosos casos en donde la pro#a#ilidad !ue el a"ua se infiltre en el suelo sea lo

suficientemente #aa como para analiar la posi#ilidad de fundar la estructura, considerando el

comportamiento del suelo en su estado natural. ?or lo tanto cuando se ha#le de suelos

potencialmente colapsa#les por humedecimiento, no de#e pensarse unívocamente en las soluciones

in"enieriles !ue se utilian en suelos colapsa#les.



8echa esta aclaraci$n, a continuaci$n, se tratará de ofrecer un panorama de las distintas soluciones

in"enieriles !ue se adoptan en suelos colapsa#les por humedecimiento, cuando las pro#a#ilidades de

!ue se produca el fen$meno son altas.

'l o#etivo central de todas estas soluciones es prevenir las fallas estructurales o de servicio !ue

pueden so#revenir so#re las estructuras construidas so#re estratos de suelos colapsa#les.

Aitchison -193 divide a estas soluciones en5

a ratamiento del suelo colapsa#le con vista a eliminar la tendencia al colapso a lo lar"o de

todo el estrato de suelos desmorona#les.

# 4iseño de elementos constructivos !ue eliminen o disminuyan a límites raona#les la

posi#ilidad !ue se inicie el colapso.

c 4iseño de estructuras yIo cimentaciones insensi#les a los asentamientos provocados por el

colapso, por eemplo, fundaciones profundas apoyadas so#re un manto profundo no sueto

a los asentamientos por humedecimiento.

'l primer "rupo de soluciones comprende los m&todos de meoramiento de suelo, por medio de los

cuales la suscepti#ilidad al colapso es eliminada, modificando las propiedades resistentes del suelo

mediante la compactaci$n o la cementaci$n de los vínculos entre partículas. 'l se"undo "rupo

incluye la adopci$n de medidas constructivas tendientes a aislar el a"ua, de manera de evitar o

disminuir la presencia de condiciones favora#les al colapso, admitiendo no o#stante ciertos ries"os.

*inalmente, el tercer "rupo en"lo#a tanto las soluciones tradicionales por medio de fundaciones

profundas, como el diseño de estructuras con fundaciones directas insensi#les a los asentamientos

diferenciales provocados por el colapsodirectamente en el suelo, evitando así el colapso2 en el

se"undo "rupo se intenta evitar !ue se produca el colapso, sin modificar el suelo2 y en el <ltimo

"rupo se construyen estructuras yIo fundaciones !ue admitan y resistan los fen$menos provocados

por el colapso del suelo.

'vstatiev -19OO señala !ue los meores resultados han sido alcanados con una $ptima com#inaci$n

de las ventaas !ue individualmente tiene cada uno de los tres "rupos. La experiencia ha pro#ado !ue

las medidas constructivas y las medidas de aislaci$n del a"ua por sí solas no pueden resolver todos

los pro#lemas de inesta#ilidad !ue provoca el colapso del suelo. Así, la adopci$n de soluciones

exclusivamente para la superestructura -por eemplo5 fundaciones profundas, sin un adecuado

diseño !ue eviten daños en los otros elementos de la construcci$n, como pisos, desa"Ves, etc., han

provocado serios daños en estas partes de la construcci$n, !ue podrían ha#er sido evitados aplicando

medidas tendientes a evitar el in"reso del a"ua en el terreno.



La eficacia del diseño adoptado en cada caso depende en "ran medida de la calidad de las

investi"aciones "eot&cnicas realiadas. La informaci$n #ásica !ue &stas de#en suministrar son5 el

espesor del manto de suelos colapsa#les y la ma"nitud del colapso #ao peso propio o #ao car"a de

todos los estratos del perfil.

Ena incorrecta estimaci$n de estos parámetros puede llevar a proponer y construir soluciones

in"enieriles totalmente opuestas a las correctas. La confecci$n de perfiles de colapsa#ilidad como los

presentados permiten esta#lecer la existencia o no de suelos autocolapsa#les, sus espesores

aproximados y la profundidad a la !ue se encuentran. 'sta metodolo"ía de análisis es de "ran ayuda,

por eemplo en la elecci$n del procedimiento id$neo para esta#iliar el terreno.

A continuaci$n se presenta una descripci$n de las distintas soluciones in"enieriles más utiliadas en

este tipo de suelos. 'n primer lu"ar se analian el primer "rupo de soluciones !ue se ha en"lo#ado

#ao el nom#re de5 )eoramiento de suelos2 continuando lue"o con los otros dos "rupos5 )edidas

para evitar la iniciaci$n del colapso y fundaciones yIo estructuras insensi#les a los fen$menos del

colapso.

0EORA0IENTO DE SUELOS COLAPSA/LES

Cons$dera%$ones pre($as

'l o#etivo principal de estas soluciones es eliminar o disminuir aprecia#lemente la suscepti#ilidad al

colapso del suelo, #ien disminuyendo la porosidad del suelo -compactaci$n o #ien aumentando la

resistencia estructural entre las partículas del suelo -m&todos físico!uímicos. Ena de las formas de

clasificar los m&todos de meoramiento o esta#iliaci$n, ha sido precisamente &sta, o sea teniendo en

cuenta la acci$n resultante so#re el suelo -Aitchison,1932 Nocca,19O7. %in em#ar"o, para el

desarrollo y explicaci$n de los diferentes m&todos se ha ele"ido la clasificaci$n propuesta por

'vstatiev-19OO, !ue tiene en cuenta el medio usado para realiar la esta#iliaci$n y el o#eto de la

misma. 'vstatiev -19OO propone lasi"uiente clasificaci$n de los m&todos de esta#iliaci$n de suelos

lo&ssicos, la cual puede hacerse extensiva a suelos colapsa#les5

a )&todos de meoramiento de las propiedades del suelo por compactaci$n.

# )&todos de meoramiento de las propiedades del suelo por modificaci$n de su "ranulometría.

c )&todos de meoramiento de las propiedades del suelo por la creaci$n de nuevos contactos

cohesivos.

d )&todos de meoramiento por medio del reemplao del suelo colapsa#le por suelo nocolapsa#le.



e )&todos de meoramiento !ue incorporan elementos resistentes a la tracci$n dentro del suelo.

f Peomem#ranas.

" )&todos de meoramiento de las propiedades del suelo por drenae.

h +orrecci$n de taludes y terraplenes.

A continuaci$n, si"uiendo la clasificaci$n antes expuesta, se desarrollaran a!uellas metodolo"ías de

meoramientos de suelos colapsa#les más extendidas. 4esarrollándose principalmente los "rupos

a,#,c y d, puesto !ue incluyen una serie de acciones particulares frente al fen$meno del colapso. 'n

cuanto a los restantes "rupos -e, f, " y h, las t&cnicas de meoramiento del terreno utiliadas,

persi"uen los mismos o#etivos #uscados en otros tipos de suelos, y en "eneral la t&cnica empleada

es prácticamente la misma. ?or tal motivo, y puesto !ue se apartan un tanto del o#eto de estas notas,

se estima conveniente no a#undar so#re ellas.

02todos de meoram$ento de las prop$edades del selo por %ompa%ta%$&n

'ste "rupo comprende varias de las metodolo"ías usadas en suelos colapsa#les para reducir los

vacíos, de modo de eliminar la colapsa#ilidad, reducir la permea#ilidad y aumentar la capacidad de

car"a. 'sto se realia utiliando fueras estáticas o dinámicas, o #ien a trav&s de la inyecci$n de

lechadas

Compa%ta%$&n d$n,m$%a: 'ste m&todo es adecuado para compactar mantos de suelos colapsa#les

superficiales con espesores menores a 3,70 metros. 'l m&todo consiste en dear caer en caída li#re

desde una altura de a O metros, pilones de 3 a O n. so#re la superficie del terreno, a ra$n de 10 a

1T impactos en cada lu"ar -A#elev y A#elev, 199. 'l impacto "enera una rotura de la estructura del

suelo, un aumento de la presi$n de poros y una compresi$n del aire presente en los poros,

produciendo un reacomodamiento de las partículas, dando como resultado una estructura más

compacta. %e"<n )alyshev et al -19O3 el contenido de humedad del suelo ue"a un papel

importante, lo"rándose la máxima eficiencia con un contenido de humedad cercano al Límite

?lástico. %i el contenido de humedad es menor a &ste, es necesario humedecer el espesor de suelo de

modo de alcanar una meor eficacia. arios son los factores !ue controlan los resultados del m&todo,

así por eemplo el espesor compactado es funci$nprincipalmente del peso y del diámetro del pil$n.

'n tanto el "rado de compactaci$n está controlado por el n<mero de impactos y la humedad del

suelo. 'l "rado de compactaci$n no es uniforme a lo lar"o de todo el espesor compactado,

lo"rándose la máxima densificaci$n a 1,B a 1,7 veces el diámetro del pil$n. %in em#ar"o, se pueden



o#tener ?esos Enitarios secos superiores a 1,T tIm3 en espesores de B,7 a 3,7 m., lo cual en la

mayoría de los casos es suficiente para disminuir o anular la suscepti#ilidad al colapso del suelo. Ena

variante a este m&todo es realiar la compactaci$n solamente en los lu"ares donde act<an las car"as y

no en toda el área de la construcci$n. ?or eemplo, en casos de fundaciones de muros de car"a ofundaci$n de columnas, el meoramiento del suelo se lo"ra densificando la ona de influencia del

#ul#o de presiones, o sea la ona donde los incrementos de presi$n pueden hacer colapsar el suelo.

Compa%ta%$&n por med$o de pe*eos p$lotes p$ram$dales: 'n cierta forma este m&todo es una

variante del m&todo anterior. +onsiste en hincar un pilote piramidal de 3 a metros de lon"itud, con

una secci$n transversal superior de T0 x T0 a 0 x 0 cm., y una secci$n transversal inferior de 10 x

10 cm. Ena ve retirado el pilote la cavidad se rellena con hormi"$n. 'ste tipo de metodolo"ía daexcelentes resultados en áreas en donde existe un espesor de suelos potencialmente colapsa#les -no

autocolapsa#les de 3,0 o ,0 m de profundidad, pero !ue colapsarán si están sometidos a los

incrementos de car"a transmitidos por las construcciones. Ena de las ventaas del m&todo es la

completa mecaniaci$n de todas las operaciones. Ena variante a este m&todo consiste en realiar la

hinca so#re una capa de piedra partida, dando como resultado un #ul#o de suelo compactado

alrededor de la capa de piedra, meorando la capacidad de car"a por la punta del pilote así

construido.

Compa%ta%$&n por p$lotes de selo: 'ste es uno de los m&todos más usuales para compactar

espesores importantes -1O a B0 m. de suelos lo&ssicos suscepti#les al colapso. 'l procedimiento

consta de dos partes5 primero se realia la perforaci$n y se"undo se llena la cavidad con suelo

compactado. La perforaci$n se realia usualmente mediante la hinca de un pilote metálico con #ase

ensanchada -1,7 veces. 'n otra metodolo"ía de reciente uso, la excavaci$n se hace de la si"uiente

forma5 se perfora hasta la profundidad deseada un hoyo de O cm. de diámetro dentro del cual se

coloca una columna de explosivos, !ue lue"o de estallar crea una perforaci$n de aproximadamente

0,O0 m de diámetro. 4espu&s de efectuada esta perforaci$n dinámicaM la cavidad se rellena con suelo

local, introducido en ton"adas de 100 a B00 W", !ue lue"o son compactadas dinámicamente por

medio de un <til especial. +oncluidas am#as etapas !uedan formadas columnas de suelo compactado

con un diámetro aproximado i"ual a dos veces el de la perforaci$n. 'l "rado de compactaci$n va

decreciendo a medida !ue se alea del centro de la columna, por tal motivo es importante conocer

esta ley de decrecimiento para diseñar correctamente la cuadrícula de pilotes de suelo. Al i"ual !ue

en los otros m&todos, la eficiencia del sistema aumenta en la medida !ue la humedad del suelo



natural y compactado se encuentre a una humedad cercana al Limite ?lástico. ?or tal motivo es usual

!ue previo a la perforaci$n se realice una

CAONES DE CI0ENTACIÓN

INTRODUCCIÓN:

Las losas de flotaci$n y los s$tanos -o cimentaciones de ca$n se diseñan con los mismos principios

!ue una losa de cimentaci$n, pero tienen una funci$n adicional e importante en la !ue se utilia el

principio de flotaci$n para reducir la car"a neta en el suelo. 'l asentamiento total de la cimentaci$n

se reduce y esto hace !ue el asentamiento diferencial tam#i&n disminuya -omlinson, 199T.

La funci$n principal de un s$tano es la de suministrar un espacio adicional en el edificio para el

propietario, y el hecho de !ue reduce la presi$n de car"a neta por el peso del suelo desplaado, puede

ser completamente incidental -omlinson, 199T.

Los s$tanos se de#en diseñar para permitir !ue la su#estructura se use con varios prop$sitos como

#ode"as de almacenae o estacionamientos su#terráneos. 8ay cuatro m&todos principales de

construcci$n de s$tanos5

a 'n excavaciones con lados inclinados2

# 'n excavaciones soportadas por madera o placas apiladoras2

c 'n excavaciones soportadas por un muro de diafra"ma de concreto reforado construido

previo a la excavaci$n principal2



d) 'n excavaciones soportadas por un muro de pilote #arrenado construido previo a la

excavaci$n principal -omlinson, 199T).

'emplos del diseño de losa para s$tanos -fi"ura 7.B y fi"ura 7.B95

"ente: Neferencia 1

"$;ra F<H 4iseño de losas del piso del s$tano donde &stos act<an como losas flotantes. a Losa

diseñada para resistir la presi$n total de so#recar"a -over#urden X capacidad de car"a neta. #

)&todo e!uivocado en el diseño de losas no capaces de resistir el esfuero total de so#recar"a

-over#urden.

"ente: Neferencia 1

"$;ra F< 4iseño de pisos para s$tanos apilados. a La car"a se transfiere hasta la superficie

inferior del piso. # in"una car"a se transfiere hasta la superficie inferior del piso.



a Constr%%$&n en e'%a(a%$ones %on lados $n%l$nados< 's la forma más econ$mica de

construcci$n para lu"ares donde hay suficiente espacio alrededor de la su#estructura para cortar

hacia atrás los lados de la excavaci$n hasta un declive esta#le, y donde no hay pro#lemas de

comportamiento con "randes cantidades de a"ua su#terránea !ue podría llevar a la erosi$n y al

hundimiento de los declives -omlinson, 199T.

# Constr%%$&n en e'%a(a%$ones soportadas por madera o tablesta%ado< 's un m&todo

apropiado de construcci$n para los lu"ares donde no hay suficiente espacio disponi#le alrededor

de la excavaci$n para inclinar hacia atrás los lados -omlinson, 199T.

c Constr%%$&n en e'%a(a%$ones soportadas por n mro de d$a#ra;ma< 'sta forma de

construcci$n es apropiada para lu"ares donde las o#strucciones en el suelo impiden !ue elta#lestacado sea maneado y donde la ocurrencia del a"ua su#terránea es desfavora#le para otros

m&todos de soporte -omlinson, 199T.

d Constr%%$&n en e'%a(a%$ones soportadas por n mro de p$lotes barrenados

%ont$;os< Los pilotes #arrenados se instalan en una hilera sola o do#le y posicionados para !ue

se to!uen o est&n muy cercas uno del otro. Los pilotes alternados primero se #arrenan con un

taladro

Caones de %$menta%$&n

Armado de n %a&n de %$menta%$&n

Los s$tanos se de#en diseñar para permitir !ue la su#estructura se use con varios prop$sitos como

#ode"as de almacenae o estacionamiento su#terráneos.

8ay m&todos principales de construcci$n de s$tanos. /stos son como si"uen5

A. En excavaciones con lados inclinadosB. En excavaciones soportadas por madera (como placas apiladoras)C. En excavaciones soportadas por un muro de diafragma de concreto reforzado

construido previo a la excavación principal.



D. En excavaciones soportadas por un muro de pilote barrenado construido previo a

la excavación principal.

CAONES DE CAA

%on estructuras con un fondo cerrado diseñados para ser hundidos con cimentaciones preparadas #ao el nivel del a"ua.

%on adecuados para cimentaciones en ríos y corrientes de a"ua donde el suelo predominante consiste

en arcillas #landas, arenas o "ravas, ya !ue &stos materiales pueden ser #ien excavados a partir de los

poos a#iertos y no ofrecen alta resistencia a la fricci$n superficial al hundimiento de caones.

-omlinson, 199T

Los caones de cimentaci$n son pilotes huecos -pueden rellenarse de concreto pero con más pesadoscon diámetros de 0.9 a 3.T m -o más, capaces de soportar car"as muy fuertes -370 toneladas cada

uno siempre y cuando se ten"a una capa de apoyo con alto "rado de resistencia.

4e#ido a su "ran capacidad portante, su empleo no es com<n en cimentaciones para edificios siendo

más usados en silos y construcciones muy pesadas. La ela#oraci$n de caones consiste en una

excavaci$n a#ierta !ue puede hacerse a mano o con perforadoras2 muchas veces se hinca con un tu#o

de enti#aci$n con #ordes cortantes para usarse en terrenos sueltos #landos.

'l pilote puede tener mayor capacidad de car"a si se le introduce un armado y despu&s se vacía el

concreto. 'n estos casos se sustituye el pis$n por un vi#rador para no lastimar el refuero de acero.

La excavaci$n a mano -poo indio puede resultar peli"rosa a ciertas profundidades de#ido al a"ua y

al "as !ue hay en el fondo de la perforaci$n2 en estos casos de#e contarse con instalaciones

adecuadas para la protecci$n y se"uridad de los operarios. ?or lo "eneral se tra#aa a profundidades

!ue van de los 17 a los 30 metros con car"as de 370 a 00 toneladas.

'n ocasiones se acampana el fondo para proporcionar mayor capacidad de car"a al pilote. -?&re,

199O

Ca&n de %$menta%$&n



Los #lo!ues huecos con capacidad de car"a conocidos como caones se construyen en el suelo, casi

siempre con el prop$sito de prote"er la excavaci$n para una cimentaci$n, facilitar la construcci$n de

la su#estructura y servir como parte de la estructura permanente. Al"unas veces se utilia un ca$n

para formar un espacio cerrado #ao la superficie !ue se usará en prop$sitos tales como un poo de

#om#eo, cuarto de má!uinas o como acceso a un tiro o t<nel más profundo. %e pueden alinear varios

caones para formar las pilas d un puente, escolleras, rompeolas, muro de cimentaci$n de una

edificaci$n o el n<cleo impermea#le de una presa de tierra.

?ara las cimentaciones se usan caones para facilitar la construcci$n de pilar !ue van desde cerca de

la superficie del terreno o del a"ua hasta un estrato de apoyo. 'sta clase de cimentaci$n puedetransmitir car"as pesadas a "randes profundidades. %e hacen con materiales estructurales comunes y

pueden tener cual!uier forma de secci$n transversal. erían en tamaño desde una pila hasta más de

100 ft de lon"itud y anchura.

Los caones se pueden ir construyendo a medida !ue se hincan, para permitir !ue su construcci$n se

efect<e en la superficie o pueden ser completamente prefa#ricados. Los tipos de ca$n !ue se utilian

en las o#ras de cimentaci$n son los si"uientes5

1. +aones chica"o

B. +aones o pilas ta#laestacadas

3. +aones #enoto

. +aones a#iertos

7. +aones neumáticos

T. +aones flotantes

. +aones cerrados

O. +aones ?otomac -)errit, et.al. B00O



La pala#ra FcaisonG es de ori"en franc&s y si"nifica Fcaa "randeG o Fca$nG. 'n la construcci$n es

una estructura con lados herm&ticos y #ordes inferiores !ue forman un #orde de corte. La parte

superior y el fondo están a#iertos, para permitir !ue la excavaci$n se lleve a ca#o sin tener !ue sacar

el a"ua2 a medida !ue avana la excavaci$n en los lados se acumula un peso suficiente para !ue el

ca$n se hunda. 'sos caones se utilian con frecuencia como su#estructuras para pilares de puentes.

Las mismas construcciones tam#i&n se han utiliado en tierra. La eficacia de una cimentaci$n de

caones depende de la ma"nitud de car"as de la columna, de la existencia de un estrato de apoyo al

!ue se pueden transmitir las car"as y de las condiciones del suelo y del a"ua.

Los caones se excavan a mano, por medios mecánicos o por al"una com#inaci$n de am#os m&todos.

+uando las condiciones de los suelos son favora#les, las cimentaciones de caones suelen resultar

econ$micas. Los tra#aos con caones evitan las vi#raciones y se pueden efectuar en tres turnos, sin

causar el ruido del hincado de pilotes, y se evitan el levantamiento y los movimientos laterales del

suelo. -*letcher, et al. 1990

'stas cimentaciones consisten en elementos de concreto reforado de secci$n transversal cilíndrica,

rectan"ular, elipsoidal o similar -hueco al centro de la secci$n !ue se coloca verticalmente en el

suelo de apoyo, utiliando t&cnicas apropiadas de excavaci$n y retiro de rea"a. :ásicamente se trata

de encontrar un estrato resistente, #ao un dep$sito de suelo de propiedades mecánicas deficientes

con el fin de conse"uir un apoyo satisfactorio a una profundidad práctica.

Los cilindros y caones de cimentaci$n se pueden clasificar atendiendo a su funcionamiento

"eot&cnico y la forma de construirlos, en cilindros y caones de fondo a#ierto y, cilindros y caones

neumáticos -actualmente en desuso.

La secuencia "eneral del hincado de los cilindros o caones de cimentaci$n por el m&todo del poo

indio en cauces pe!ueños consiste en construir un terrapl&n a una excavaci$n en el lu"ar de la

u#icaci$n del cilindro o ca$n.



CONCLUSIÓN

?ara la economía en la profundidad de la construcci$n de la cimentaci$n es práctica com<n permitir

al"una car"a neta adicional !ue lle"ue al suelo despu&s de !ue toda la car"a muerta de la estructura y

toda la car"a viva se hayan o#tenido. La intensidad de presi$n permisi#le de esta car"a adicional se

determina por loa sentamientos máximos totales y diferenciales !ue puede tolerar la estructura y es

un punto determinante para seleccionar la cimentaci$n.

Los caones de cimentaci$n se clasifican en5

J C$menta%$ones Espe%$ales:

'stas se llevan a ca#o cuando el terreno es mui dis"re"ado, sometido a vi#raciones, presiones

mayores de las normales o cimentaciones su#marinas.

J C$menta%$ones pro#ndas:

%on a!uellas !ue transmiten la car"a al suelo por presi$n #ao su #ase, pero pueden contar,

además, con roamiento en el fuste.

+a#e aclarar !ue estas cimentaciones constan de elementos como pilotes, cilindros o caones de"randes dimensiones -todos con funcionamiento estructural, y se emplean para transmitir

eficientemente las car"as de la superestructura a los estratos profundos del terreno de apoyo.

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