Suelos problemas, exp, disp, colap

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniería Civil

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONESSISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES - CISMID

PROBLEMAS PRESENTADOS POR LOS SUELOS A LAS OBRAS DE INGENIERÍA

INTRODUCCION• En la Ingeniería Geotécnica nos encontramos con

diferentes clases de suelos, muchos de los cuales poseen características especiales, planteando serios problemas y retos a la ingeniería

• El estudio de estos suelos se ha iniciado en la mayoría de casos, luego que éstos han generado alguna falla o el colapso de las estructuras. La manifestación del comportamiento anómalo de los suelos está generalmente relacionada con algún fenómeno natural o con la actividad del hombre.

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONESSISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES FIC - UNI

SUELOS PROBLEMATICOS• SUELOS EXPANSIVOS• SUELOS COLAPSABLES• SUELOS DISPERSIVOS

SUELOS EXPANSIVOS

CARACTERISTICAS, METODOS DE IDENTIFICACION Y SOLUCIONES

SUELOS EXPANSIVOS• Definición: Son suelos que tienen la propiedad

de contraerse o expandirse debido a cambios en su contenido de humedad. Este proceso involucra grandes cambios volumétricos generando esfuerzos considerables.

• Características de estos suelos: Son arcillas altamente plásticas y con alto contenido de montmorillonita en su composición.

a) Movimientos estacionales del terreno descubiertob) Movimiento estacionales debajo de un edificio, a partir de su construcción.

Movimientosdiferenciales

Interior

Esquinas

DISTRIBUCION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS EN EL PERU

• Región Norte y Nororiente. – Piura.– Paita.– Talara.– Chiclayo.– Iquitos.– Bagua.

• Región Sur.– Moquegua.

Zona de Característ icas Geológicas y Climáticas Favorablesa la Presencia de Suelos Expansivos. Se ha comprobado suexistencia en esta zona.

lugares. Se ha comprobado su existenci en el Ecuador.

Zona de Características Geológicas y Climáticas que hacenposible la Ocurrencia de Suelos Expansivos en determinados

información.

Zona con Geología Favorable y Clima Desfavorable para laOcurrencia de Suelos Expansivos se necesita mayor

Tumbes

C hiclayo

C ajamarca

C hachapoyasMoyobamba

Iquitos

80° 78°82° 76° 74° 72° 70°

DAÑOS OCASIONADOS POR LOS SUELOS EXPANSIVOS

Daños en Construcciones livianas

Agrietamientos Producidos por Levantamiento de la Cimentación

Fallas Características por Expansión de Suelos

Fallas por Expansión de Suelos en el Centro de Salud de San Antonio - Moquegua

Conjunto Habitacional López Albújar - San Antonio

Moquegua

Conjunto Habitacional López Albújar - San Antonio

Moquegua

• En el campo– Características del terrón de suelo.– Características del terreno.– Clima.

• Mineralogía• Ensayos de Laboratorio

– Ensayos de Expansión Libre– Ensayos de Expansión Controlada

METODOS DE IDENTIFICACION

Tallado de la Muestra para el Ensayo de Expansión

Montaje de la Muestra en la Celda de Consolidación

Montaje y Saturación de la Muestra en el Consolidómetro

Toma de Datos Durante el Ensayo de Expansión

Etapa de Carga para el Ensayo de Consolidación

1 1000.1 100001000010 1000

TIEMPO (MIN)

CARGA= 1 (Kg/cm2)

CALICATA : --MUESTRA : V-1PROFUNDIDAD: --

PROYECTO : SUELOS EXPANSIVOS TALARAUBICACIÓN : UBB. LOS VENCEDORESFECHA : 04-03-91

ENSAYO DE EXPANSION

Lado : Izquierdo Clasific. (S.U.C.S.) : CHMuestra : M - 1 Estado : InalteradoProgresiva (Km) : 7 + 842.4 Carga de asiento (Kg/cm²) : 0.01

coordenadas para calcular"a" 0.20 6.77 eje X L cero exp.0.20 6.82 0.10 6.770.80 6.87 38515.00 6.77

Tangente de expansiónprimaria 3311.31 9.91 a = 0.07 K = 4.0444668.36 9.99 b = 9.67 x = 11046.85

Tangente de expansiónsecundaria 0.62 6.77 c = 0.75 y = 9.9512589.25 9.99 d = 6.93 Expansión = 3.18 mm 16.83

Linea de expansión 11046.85 9.95 10.00 3.1811046.85 6.77 10.05

T1=0.8 min0.10 6.870.80 6.87

T¼=0.2 min0.10 6.820.20 6.82

Expansión = 16.83 %

CURVA DE EXPANSION

T1 = 0.8 min

T¼ = 0.2 min a a Inicio de expansión

0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 10000.0 100000.0Tiempo (min)

ResultadoExpansión = 16.83 %

ExpansiónSecundaria

Expansión Primaria

INFORME : LG01-018 Lado : IzquierdoSOLICITANTE : Colegio de Ingenieros del Perú - Consejo Departamental Moquegua Muestra : M - 1PROYECTO : Canal Pasto Grande / Tramo: Chen Chen - San Antonio Progresiva (Km) : 7 + 842.4UBICACION : Moquegua Clasificación (S.U.C.S.) : CHFECHA : Marzo, 2001 Estado : Inalterado

e0 0.43 0.01

12.08 Kg/cm²0.01 0.4318.23896 0.43 12.08 0.43

CURVA DE CONSOLIDACION

eSP =0.668

0.43e0 =

0.01 0.10 1.00 10.00 100.00Carga Aplicada (Kg/cm²)

Resultado12.08 Kg/cm²SP =

• Reemplazo de suelo. • Cimentación flotante.• Pilotes excavados.• Prehumedecimiento.• Barreras de humedad verticales.• Cortinas de inyección de una mezcla de

limos y cenizas volátiles.

ALTERNATIVAS DE SOLUCION

• Geomenbranas.• Estabilización Química.

– Con cemento. – Con cal.– Con cenizas volátiles– Componentes orgánicos (resinas).

Soleras sobre terreno expansivo.a) Solución de bovedillas encontradas en varias demoliciones.b) Versión moderna del mismo principio.(Jiménez Salas y Marsal, 1964).

Distribución irregular de las presiones bajo el cimiento, debido a las arcillas arcillas expansivas.a) Exterior seco. El interior conserva o aumenta la humedad.b) Exterior más húmedo que el área protegida por el edificio.

(2)(1)

Espacio librepara expansión

Movimientodel suelo

CorrectoIncorrectoEstable

1. Cimentación tipo palafito.2. Solución de cierre del espacio

de expansión, para mejor suaspecto y limpieza

Aquí Vemos un ejemplo de una forma errónea y correcta para el diseño de una estructura adaptable a suelos expansivos.

Vigasde

Plataforma

Planta

Vigas de concretoreforzado

Puntos desuspensión

Elevación

Esta es otra forma para diseñar una estructura adecuándola a suelos expansivos. Esta casa es construida sobre una plataforma rígida que se inclina cuando el suelo se expande.

SUELOS COLAPSABLES

CARACTERISTICAS Y ALTERNATIVAS DE SOLUCIONES

SUELOS COLAPSABLES• Definición: Generalmente son suelos de origen

eólico, cuya estructura está ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. Son suelos en estado metaestable, que generalmente se presentan en áreas desérticas. .

En la actualidad se incluyen en este grupo de suelos a aquellos fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes asentamientos por la lixiviación de dichos materiales.

SUELOS COLAPSABLES

• Características de estos suelos: al contacto con el agua sufren cambios bruscos en su volumen por efecto del lavado de sus cementantes (sales), debido al reacomodo de sus partículas.

Cuando el material cementante constituye gran parte de la matriz del suelo, el proceso de lixiviación también genera grandes reducciones de su volumen.

LOCALIZACION DE LOS SUELOS COLAPSABLES

• Estos se encuentran en las regiones áridas y semiáridas. Los depósitos eólicos, coluviales, residuales, tufos volcánicos pueden ser colapsables.

• En Lima, se han encontrado estos tipos de suelos en la ciudadela Antonia Moreno de Cáceres.

• En otros departamentos a nivel Nacional: Arequipa, Majes, Moquegua.

EVALUACION DEL POTENCIAL DE COLAPSO

• En Campo:

– Ensayo de Carga Directa con Saturación

• En el Laboratorio:

– Ensayo de Colapso

VISTA DE UN MATERIAL GRAVOSO COLAPSABLE EN LA JOYA (FERNANDEZ, E. 1996)

DESLIZAMIENTO PRODUCIDO POR EL COLAPSO DEL MATERIAL GRAVOSO EN LA JOYA (FERNANDEZ, E. 1996)

CANAL DE IRRIGACION LA CANO, CRUZA SUELOS COLAPSABLES PROTEGIDO CON GEOSINTETICOS (FERNANDEZ, E. 1996)

INFORME : LG99-169 Sondaje : TB - 1SOLICITANTE : G. M. I. S. A. Muestra : ---PROYECTO : Proyecto Chillón Profundidad ( m ) : 1.50 - 1.70UBICACION : Lima Clasificación (S.U.C.S.) : CLFECHA : Estado : Inalterado

0.00 0.9714070.10 0.963193 0.08 3.2000 3.61 0.775909580.20 0.952104 0.188 3.2001 3.61 0.66645539 11.270.40 0.936805 0.3370.80 0.92089 0.4921.60 0.88177 0.8733.20 0.77591 1.9043.20 0.666455 2.976.40 0.555872 4.0473.20 0.56501 3.9581.60 0.571787 3.8920.80 0.579385 3.8180.40 0.588112 3.7330.20 0.594068 3.6750.10 0.611215 3.508

Septiembre, 1999

Porcentajede colapso

11.27 %

ENSAYO DE COLAPSO

0.1 1.0 10.0Carga Aplicada (Kg/cm²)

ENSAYO DE COLAPSO(ASTM - D5333)

ENSAYO DE COLAPSO

EVALUACION DEL COLAPSO IN-SITU CON PRUEBA DE

CARGA SATURADA

120 4 6 8 10

ASENTMIENTO (MM)

ENSAYO ESTATICO DE CARGA DIRECTA UBICACIÓN: ANTONIA MORENO DE CACERES DIAMETRO PLACA : 30 CMFECHA : 18-08-89 AREA PLACA : 707 CM2LUGAR : C.E.I. N° 7 PROFUNDIDAD : 1.15 M.

• Generación del Colapso por Saturación• Impermeabilización de suelos.• Evitar la construcción de jardines, diseñando

jardineras.• Estabilización del terreno mediante procesos

físicos o químicos.

• Compactación Dinámica.• Técnicas de vibrosustitución con gravas.• Inyecciones de impregnación, de

compactación, etc.• Técnicas de vibración por explosivos.

SUELOS DISPERSIVOS

CARACTERISTICAS Y METODOS DE IDENTIFICACION

SUELOS DISPERSIVOS

• Definición: Las arcillas dispersivas son aquellas que por la naturaleza de su mineralogía y la química del agua en los suelos, son susceptibles a la separación de las partículas individuales y a la posterior erosión a través de grietas en el suelo bajo la filtración de flujos.

Características

Estas arcillas erosionan rápidamente en presencia del agua cuando las fuerzas repulsivas que actúan entre las partículas de arcilla exceden a las fuerzas de atracción (Van der Waals) de tal forma que las partículas son progresivamente separadas desde la superficie entrando a una suspensión coloidal. Por esta razón estas arcillas son llamados arcillas “defloculadas”, “dispersivas” o “erodibles”. Son suelos altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos del flujo del agua, e incluso en algunos casos en agua en reposo.

Métodos de Identificación

Los suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificación visual del suelo o con un índice de normas de laboratorio.

Identificación “in situ”: Fallas por tubificación en pequeñas presas. Las grietas en carreteras por acción de la erosión. La erosión tipo túnel a lo largo de las quebradas o las

arcillas unidas en roca. La presencia de agua nublada en presas pequeñas y charcos

de agua luego de precipitaciones.

Se aprecia la erosión causada por las arcillas dispersivas. La zona se encuentra cerca a una laguna en Orlando. (Florida - USA)

Ejemplo de falla por tubificación en una Presa debido a la presencia de Suelos Dispersivos (Soil Conservation Service of NSW).

Erosión Profunda de tubificación en Suelos Dispersivos (Soil Conservation Service of NSW).

En esta foto la función de los árboles es interceptar el paso del agua a la superficie que ocasiona la tubificación y el derrumbamiento de la pared.

ENSAYOS Químicos:

Proporción de Absorción de Sodio (SAR), y el Porcentaje Intercambiable de Sodio (ESP). Determinados por el análisis químico del agua de poros del suelo.

• Crumb Test (USBR 5400-89)• Doble Hidrómetro (ASTM D 4221-90, USBR 5405-89)• Pinhole Test (ASTM D 4647-93, USBR 5410-89)

Ensayo de CrumbEl ensayo de Emerson Crumb (Emerson,1967) fue desarrollado como un procedimiento simple para identificar el comportamiento dispersivo en campo. El ensayo consiste en colocar un terrón de suelo en agua y la dispersión es observada como el grado de turbidez del agua, con el siguiente parámetro:

Grado 1:Ninguna reacción Grado 2:Reacción Ligera Grado 3:Reacción Moderada Grado 4:Reacción Fuerte

Obsérvese los flóculos formados en la superficie del agua. Esto es típico en un suelo dispersivo. El resultado del ensayo es un indicio de las características dispersivas del suelo.

Tipos grados de dispersión, el suelo de la derecha es ligeramente dispersivo (Grado 3) y el de la izquierda es no dispersivo (Grado 1).

Obsérvese los diferentes resultados en el Ensayo de Crumb.

Ensayo del Doble HidrómetroEste ensayo consiste en realizar dos ensayos de Hidrómetro utilizando en uno de ellos dispersante y en el otro no.

La interpretación del porcentaje de dispersión es el siguiente:

Menor de 30 es no dispersivo Entre 30 a 50 es intermedio Mayor que 50 es dispersivo

Ensayo del Doble Hidrómetro, equipo utilizado en este Ensayo.

Ensayo del Doble Hidrómetro; los recipientes del lado derecho son los ensayados sin el defloculante y sin agitación mecánica.

Ensayo de Pinhole

Fue desarrollado por Sherard (1976), con el propósito de tener una medida directa de la erodibilidad. Es así como un orificio de 1.0 mm de diámetro es perforado en el suelo a ser ensayado y a través del cual se pasa agua bajo diferentes cargas y tiempos, simulando una fisura en el terraplén de una presa.

Piezas del molde donde es colocado el espécimen para realizar el ensayo.

Ensayo de Pinhole, cilindro ensamblado y pisón de compactación listo para empezar el ensayo.

Equipo de Pinhole.

0.4" 38.1 mm (1.5")

1.0" Mallas de Alambre (dos)Malla de Alambre (uno)

1.00 mmagujero

Agua Destiladadesde un tanquecon carga constante.

CompactadoCilindro 1.3" I.D., 4" long

Gravas (Nº10-1/4") Agujero de Ventilaciónen la tapa de la cámarao en el fondo del plato.

Especímen de Suelo

Guía centrada de Plásticocon 0.06" de diámetroy 0.5" de longitud

Ensayo de Pinhole, obsérvese el especimen compactado. Luego de transcurridas 24 y 48 horas se iniciará el ensayo.

Ensayo de Pinhole, compactación del especimen en el cilindro del equipo de Pinhole en 05 capas y con 16 golpes por capa.

Preparación del orificio a través del especimen de suelo con la aguja del equipo de Pinhole.

Ensayo de Pinhole, aplicación de la primera carga.

Ensayo de Pinhole, obsérvese el color del efluente a través de los cilindros y la carga a la cual está sometida; esto es típico en un suelo ligeramente dispersivo.

Ensayo de Pinhole,aplicación de la última carga.

Ensayo de Pinhole, resultado de algunos de los especímenes ensayados.

Ensayo de Pinhole, obsérvese la diferencia en los resultados de un especímen de suelo dispersivo (lado izq.) y otro no dispersivo (lado der.).

Algunos Casos Vistos:Presa TinajonesUbicada en el distrito de Chongoyape. Es una presa de tierra zonificada que provee el cierre principal a las aguas embalsadas. Construída entre los años de 1965 y 1968. La presa ha presentado varias fisuras en diferentes años, realizándose varias reparaciones. El material investigado fue de la corona de la presa principal en la progresiva Km 2+100.

Ensayos de DispersiónMuestra ClasificaciónSUCS Crumb Doble H. Pinhole

ND12NúcleoPresa

TinajonesCL Grado 1

IntermediaDispersión

Deslizamiento producido en el talud aguas arriba de la Presa Tinajones

Grieta producida en el talud aguas arriba de la Presa Tinajones

Grieta producida en el núcleo de la Presa Tinajones

Suelos problemas, exp, disp, colap

Engineering

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Cap7 disp optoelectronicos

electricidad 8vo disp com inst

+EXP CIENCIA +EXP SALUD

disp finales

HeinOnline -- 2002 J. Disp. Resol. 1 2002 · HeinOnline -- 2002 J. Disp. Resol. 2 2002. HeinOnline -- 2002 J. Disp. Resol. 3 2002. HeinOnline -- 2002 J. Disp. Resol. 4 2002

Equipo 5 disp. de almace. (2)

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7.3.1 Computador CPU Disp Soporte

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Disp 30-15 Pruebas Secretario Conservatorio

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Disp 27-15 Pruebas DR Conservatorio

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DEL ESTADO DE TABASCO · 2019-12-12 · Hoja de firmas del Acuerdo de Disp. exp. 0387-2019 derivado de la solicitud de la inf0