Cimentaciones en Terrenos Expansivos y Colapsables

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Cimentaciones en terrenos expansivos y colapsables Temas a tratar: Problema General Soluciones constructivas Metodologias Cimentaciones flotantes Estabilizacion por arcillas expansivas Suelos colapsados Problema general INTRODUCCIÓN Muchos de los fenómenos que determinan el comportamiento de los suelos son complejos y no pueden siempre reducirse a causas puramente mecánicas, sino que muchas veces intervienen factores de otra índole (químicos, ambientales, etc.), provocando un comportamiento singular del terreno. En algunos suelos, estos factores "no mecánicos" tienen una importancia capital y son objeto de un estudio particular. Dicho grupo de suelos es conocido genéricamente como "suelos estructuralmente inestables". Los suelos que se van ha cimentar, no siempre son adecuados para soportar diversas estructuras como puentes, departamentos, edificios, carreteras, en general obras civiles, etc. En muchas partes del mundo, ciertos suelos hacen la construcción de cimentaciones extremadamente difícil., Este problema se debe a que contamos con una diversidad de suelos como los suelos granulares, suelos colapsables, suelos húmedos, suelos expansivos, rellenos sanitarios, etc.

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Cimentaciones en terrenos expansivos y colapsables

Temas a tratar:

• Problema General

• Soluciones constructivas

• Metodologias

• Cimentaciones flotantes

• Estabilizacion por arcillas expansivas

• Suelos colapsados

Problema general INTRODUCCIÓN

Muchos de los fenómenos que determinan el comportamiento de los suelos son complejos y no pueden siempre reducirse a causas puramente mecánicas, sino que muchas veces intervienen factores de otra índole (químicos, ambientales, etc.), provocando un comportamiento singular del terreno. En algunos suelos, estos factores "no mecánicos" tienen una importancia capital y son objeto de un estudio particular. Dicho grupo de suelos es conocido genéricamente como "suelos estructuralmente inestables".

• Los suelos que se van ha cimentar, no siempre son adecuados para soportar diversas estructuras como puentes, departamentos, edificios, carreteras, en general obras civiles, etc.

• En muchas partes del mundo, ciertos suelos hacen la construcción de cimentaciones extremadamente difícil., Este problema se debe a que contamos con una diversidad de suelos como los suelos granulares, suelos colapsables, suelos húmedos, suelos expansivos, rellenos sanitarios, etc.

• Los suelos expansivos o colapsables llegan a causar grandes movimientos diferenciales en las estructuras debido a un excesivo levantamiento o asentamiento.

SUELOS EXPANSIVOS

• Son suelos que se presentan generalmente plásticos, la mayoría son de arcilla o materiales similares, los cuales para cimentar requieren ser sometidos a ciertas características, ya que por la humedad presentan levantamiento y al secarse presentan agrietamiento, para lo cual debe considerarse la mejora por compactación con un pre hundimiento.

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• Las arcillas expansivas presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre fuerte expansión que produce daños considerables en paredes y pisos sobre todo en climas de largos o intermitentes períodos de humedad, debido a los cambios de volumen con los cambios de humedad.

• Cuando la arcilla se encuentra a considerable distancia bajo la superficie no se expande y contrae tanto, como cuando se encuentra cerca de la superficie, por lo tanto, los daños por levantamiento o movimientos de zapatas o muros pueden ser reducidos colocando éstas a suficiente distancia bajo la superficie.

SUELOS EXPANSIVOS- PRINCIPALES PROBLEMAS

• Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos.

• Fisuración y rotura de elementos estructurales.

• Deformación de pavimentos.

• Rotura de conducciones

• Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos .

• Estos suelos provocan problemas de curvatura y quebranto combinados por empujes horizontales, que se manifiesta en fisuraciones en paramentos de fachadas:

• Por curvatura o cedimiento de la cimentación en la parte central del edificio.

• Por quebranto o cedimiento de la cimentación en dos extremos al mismo tiempo.

• Fisuración y rotura de elementos estructurales:

• Fisuración de cortante en nudos de entramado, trabajo en ménsula con grietas horizontales y/o inclinadas, rotura de forjados, vigas, muros de carga con grietas inclinadas y horizontales, etc.

• El asiento diferencial excesivo da lugar al movimiento de los pilares o grupos de pilares, superándose el límite elástico de algunos elementos estructurales. Estos daños se manifiestan en principio en las fachadas ya sean portantes o no con las grietas anteriormente expuestas.

• IDENTIFICACION DE UN SUELO COMO EXPANSIVO

• COLOR, GRIETAS DE RETRACCION (EN EPOCA SECA)

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• O MUY PEGAJOSO (EN EPOCA HUMEDA)

• ENSAYOS MINERALOGICOS Y DE IDENTIFICACION.

• EMPLEO DE INDICES.

ESQUEMA DE LA CONCENTRACION DE HUMEDAD BAJO UN EDIFICIO

Definición de colapso:

Zur y Wisemam (1973) definen como colapso a cualquier disminución rápida de volumen del suelo, producida por el aumento de cualquiera de los siguientes factores:

Contenido de humedad (w)

Grado de saturación (Sr)

Tensión media actuante (τ)

Tensión de corte (σ)

Presión de poros (u)

Reconociendo por lo tanto que el colapso de la estructura del suelo puede producirse por una variedad de procesos diferentes de la saturación.

Definición de suelos colapsables:

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Reginatto (1977) señala que, en general, los suelos colapsables presentan una serie de características comunes, tales como:

Estructura macroporosa, con índice de huecos (e), entre relativamente alto, a muy alto.

Granulometría predominantemente fina, con predominio de fracciones de limos y de arcilla.

Estructura mal acomodada, con partículas de mayor tamaño separadas por espacios abiertos, y unidas entre sí por acumulaciones o "puentes" de material predominantemente arcilloso. En muchos casos existen cristales de sales solubles insertados en tales puentes o uniones arcillosas.

Son suelos no saturados que sufren gran cambio de volumen al saturarse. Este cambio puede o no ser el resultado de la aplicación de carga adicional. Las cimentaciones construidas sobre tales suelos llegan a sufrir grandes y repentinos asentamientos cuando el suelo bajo la cimentación se satura con una humedad no anticipada, que puede provenir de varias fuentes, como:

Tuberías rotas de agua

Drenajes con fugas

Drenaje del agua de depósitos y albercas.

Incremento lento del nivel freático, etc.

Este tipo de asentamiento causa generalmente considerables daños estructurales. Por consiguiente la identificación de los suelos colapsables durante una exploración de campo es crucial.

La mayoría de suelos colapsables que se presentan en estado natural son eólicos, es decir arenas y/o limos depositados por el viento, tales como los loes, las playas eólicas y los depósitos de polvo volcánico, los cuales tienen alta relaciones de vacios, peso especifico bajos y sin cohesión o solo ligeramente cohesivos.

SOLUCIONES GENERALES SOLUCIONES EN SUELOS COLAPSABLES

Aitchison (1973) divide a estas soluciones en:

a) Tratamiento del suelo colapsable con vista a eliminar la tendencia al colapso a lo largo de todo el estrato de suelos desmoronables.

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b) Diseño de elementos constructivos que eliminen o disminuyan a límites razonables la posibilidad que se inicie el colapso.

c) Diseño de estructuras y/o cimentaciones insensibles a los asentamientos provocados por el colapso, por ejemplo, fundaciones profundas apoyadas sobre un manto profundo no sujeto a los asentamientos por humedecimiento.

MEJORAMIENTO DE SUELOS COLAPSABLES

Consideraciones previas

El objetivo principal de estas soluciones es eliminar o disminuir apreciablemente la susceptibilidad al colapso del suelo, bien disminuyendo la porosidad del suelo (compactación) o bien aumentando la resistencia estructural entre las partículas del suelo (métodos físico-químicos).

MEJORAMIENTO DE SUELOS COLAPSABLES

Por compactación

Compactación dinámica: El método consiste en dejar caer en caída libre desde una altura de 4 a 8 metros, pilones de 3 a 8 Tn. sobre la superficie del terreno, a razón de 10 a 16 impactos en cada lugar .

Compactación por medio de pequeños pilotes piramidales: Consiste en hincar un pilote piramidal de 3 a 4 metros de longitud, con una sección transversal superior de 60 x 60 a 70 x 70 cm., y una sección transversal inferior de 10 x 10 cm. Una vez retirado el pilote la cavidad se rellena con hormigón

Compactación por pilotes de suelo: El procedimiento consta de dos partes: primero se realiza la perforación y segundo se llena la cavidad con suelo compactado.

Compactación por explosiones de gas: Consiste en introducir, a través de una lanza de agua a presión, una cámara de compresión que contiene una mezcla de gas propano y oxígeno, la cual se va elevando a medida que se producen una serie de explosiones de la mezcla.

Compactación por humedecimiento (Hidrocompactación) : a través de infiltración del agua desde la superficie del terreno, para lo cual se efectúan excavaciones poco profundas (0,40 a 0,80 m) o bien se construyen grandes estanques.

Compactación por humedecimiento previo y por explosiones profundas: El espesor de suelos a compactar es previamente humedecido a través de un sistema de drenes .Las cargas explosivas (5 a 7 Kg.) son colocadas en el fondo de los mismos drenes o bien en tubos metálicos colocados en perforaciones adicionales.

2.Por la creación de nuevos contactos cohesivos

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Inyecciones de agentes químicos: El método consiste en inyectar en todo el espesor de suelo a tratar, una solución de silicato de sodio (Densidad = 1 ,10 a 1 ,04 g/cm3) a través de un tubo inyector de 42 mm de diámetro con perforaciones de 3 mm protegidas por un manguito de goma

Estabilización térmica: La aplicación de este método es técnica y económicamente aconsejable en los siguientes casos:

a) en la estabilización de fundaciones existentes de estructuras altas como chimeneas, tanques de agua.

b) en la paralización de los asentamientos en construcciones existentes, provocados por el colapso del suelo.

c) b. Estabilización térmica:

d) Consisten en la introducción de un quemador de fuel o gas dentro de un pre pozo de 0,20 metros de diámetro, con una presión de aire de 2,0 a 3,0 Kg/cm2. De esta forma al cabo de 10 a 15 días se consigue una columna estabilizada de suelo de 2,0 a 3,0 metros y una profundidad de 10 a 15 metros .

Estabilización mediante mezclado mecánico con agentes cementantes:

• La mezcla del suelo y el agente cementante se realiza en superficie.

• La mezcla del suelo y el cemento se realiza en el mismo proceso de perforación.

3.Por medio del reemplazo del suelo colapsable por suelo no colapsable

Una parte del suelo colapsable superficial, ubicado directamente debajo de las fundaciones, es excavado, extraído y reemplazado por otro material más competente.

Los materiales generalmente utilizados son los siguientes: el mismo suelo extraído, compactado y eventualmente estabilizado granulométricamente

Medidas conducentes para evitar la iniciación del colapso:

Robinson y Narkiewicz (1982) sugieren las siguientes medidas de protección contra el humedecimiento contra el humedecimiento de edificios:

a) Pendientes adecuadas en la superficie del terreno que rodea a la construcción, de modo que no se produzcan embalsamientos de agua .

b) Canalización de todos los desagues de techos y patios hacia el exterior de la construcción.

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Robinson y Narkiewicz (1982) sugieren las siguientes medidas de protección contra el humedecimiento contra el humedecimiento de edificios:

c) Instalación de membranas impermeables o pavimentación de la superficie que rodea a la construcción, de modo de limitar la infiltración de agua en el suelo adyacente a las construcciones.

SOLUCIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS

PARA LA ESTRUCTURA

•Palafito

•Estructura rígida o semirrígida

•Estructura flexible

PARA EL SUELO

• Reemplazamiento

• Estabilización

• PARA EL SUELO

Reemplazamiento

Cuando están presentes suelos moderadamente expansivos poco profundos , estos seran retirados y reemplazados por suelos

Cambio en la naturaleza del suelo expansivo

1. Compactación

2. Pre humedecimiento

3. Instalación de barreras de agua.

4. Estabilización

CIMENTACIONES FLOTANTES

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Cimentación Corrida

Losa.

• En los dos casos ay que tener cuenta que el terreno bajo la cimentación va a tender a hinchar o a retraer , y va a producir una distribución de presiones diferente de la que corresponde a las cargas aplicadas por el edificio y a las reacciones normales del terreno.

La distribución de estas presiones es, dentro de ciertos limites, aleatoria, pero su consideración puede limitarse a los dos casos de la figura

• Los momentos que la diferencia entre estas presiones y las cargas del edificio producen, tienen que ser resistidos por el edificio, para ello tenemos dos soluciones.

• Solución: sudafricana, consiste en hacer participar a todo el edificio como elemento resistente embebiendo en los muros armaduras, zunchos de hormigón armado ,(son muy costosas, problema en viviendas).

• consiste en hacer que la propia cimentación resista los momentos producidos, con deformaciones inferiores a las que pueda tolerar el edificio que soporta. (es mas cara que la 1era solución ) ya que tiene que resistir momentos importantes con cantos pequeños. (lo que cuesta mas es la mano de obra).

La Solución De Cimentación Estructuralmente, Se dividen en:

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Cimentaciones Corridas Con Soleras Sobre El Terreno

Las cimentaciones corridas cimentan los muros y deben resistir por si los momentos debidos a las diferencias de las cargas de la estructura y las presiones del terreno, pero las soleras interiores van directamente sobre este ultimo sabemos que los movimientos diferenciales mayores son en forma de cúpula, por lo cual es evidente dicha solera tienen que levantarse y casi sajurinamente agrietarse afectando a todas las particiones que soporte, por ello esta solución es muy difícilmente aceptable por ello ahora parece; puede mejorarse con sustituciones parciales del terreno y estabilización, particularmente con cal.

• Otra mejora consiste en apoyar las soleras solamente en una fracción reducida de su acera, y armarla, para zonas de arcilla expansiva.

• Cimentaciones Corridas con Forjado Suspendido.

• El forjado tiene que soportar por flexión las cargas interiores, pero estas son ligeras, en el caso de viviendas, y bien conocidas. Las cargas importantes como son muros y tejado son soportadas directamente por la cimentación

MÉTODO DE LA CARGA LIMITE

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• El primer calculo de cimentaciones corridas es el de los sudafricanos

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METODO DE Deformación

• futuro puede alcanzar el terreno por eso se reduce el Fs. a 3 o 2.

• Por eso Jiménez Salas y Serratosa, recomiendan no cimentan no cimentan directamente sobre la arcilla expansiva con un coeficiente de seguridad reducido sino intercalar algún material en el que la fluencia este mejor controlada, para calcular con mayor precisión (cama de arena).

• Se recomienda primero una capa de cal, luego de arena y cimentar, para conservar su plasticidad durante un tiempo

Método elástico para cimentaciones corridas

• Jiménez salas supone que en el terreno se forma una intumescencia cuya altura Δ es el máximo movimiento diferencial calculado.

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Δ: altura del instrumento o asentamiento.

L: longitud de la cimentación.

B: ancho cimentación.

a: longitud referencial de área de la intumescencia.

Qa: carga total que incide sobre la zona de concentración de esfuerzos por encima de la presión uniforme en toda la cimentación.

q*: incremento de presión en la zona

Q1: presión uniforme.

Si Q1 < Qa, entonces el peso del edificio no basta para aplastar la intumescencia

METODO DE LITON

• Suponemos una intumescencia pero esta tiene una forma parabólica de grado (m) fig. 5.54

• La mayor parte de los terrenos de arcillas expansivas consisten en un substrato de con una argilita o marga muy resistente, se trabaja con la hipótesis del coeficiente de basalto (reproducción de una carga comprensible delgada sobre base rígida).

• Este método es para losas flotantes, cimentaciones corridas (comparadas con las dimensiones de una losa).

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SOKOLOV Y AMIR

• S: movimiento del terreno cubierto.

• L:Profundidad de la capa activa.

• I:distancia del punto considerado.

• Nota: cuando I= a la profundidad de la capa activa, el movimiento es solo del 16%.

MOVIMIENTOS HORIZONTALES

• Problema de rozamiento y adhesión entre losas y el suelo, se debe al problema de la absorción del esfuerzo de pretensado por la transmisión del terreno.

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• Nos indica los coeficientes de fricción entre el terreno y la losa para distintos materiales (colocados como capa de impermeabilización o de drenaje ) en el contacto.

• Los coeficientes nos dan la tensión tangencial máxima. Que puede producirse.

ESTABILIZACION POR ARCILLAS EXPANSIVAS Y SUELOS COLAPSABLES

• Una problemática importante, es la presencia de suelos arcillosos expansivos, cuya principal característica es la de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones o contracciones del subsuelo sobre el cual se apoya la cimentación, debidos a cambios de humedad y que provocan en la mayoría de los casos daños estructurales importantes.

Arcillas expansivas – Definición

• Se llaman arcillas expansivas aquellas que presentan cambio de volumen con los cambios de humedad, cuando la arcilla se humedece sufre fuerte expansión que produce daños considerables en paredes y pisos sobre todo en climas de largos o intermitentes períodos de humedad, debido a los cambios de volumen con los cambios de humedad. Cuando la arcilla se encuentra a considerable distancia bajo la superficie no se expande y contrae tanto, como cuando se encuentra cerca de la superficie, por lo tanto, los daños por levantamiento o movimientos de zapatas o muros pueden ser reducidos colocando éstas a suficiente distancia bajo la superficie.

• Las arcillas expansivas se caracterizan a menudo por su alto límite líquido (LL) y un alto índice de plasticidad (IP). El límite líquido (LL) del suelo se define como el contenido de humedad expresado en porciento con respecto al peso seco de la muestra, con el cual el suelo cambia del estado líquido al plástico.

• Baja plasticidad LL < 35%

• Plasticidad intermedia LL = 35- 50%

• Alta plasticidad LL = 50 – 70%

• Plasticidad muy alta LL = 70 – 90%

• Plasticidad extremadamente alta LL > 90%

NATURALEZA Y COMPRTAMIENTO

• Es importante conocer su origen, naturaleza y base; por tanto su comportamiento frente a los cambios de humedad.

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• Las arcillas expansivas, pertenecen a un grupo mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza química silícea denominados silicatos. Dentro de estos, en función de la distribución de los tetraedros de SiO44- (figura 1) se clasifican sistemáticamente dentro de los Filosilicatos o silicatos laminares. Así, a grandes rasgos y en función del tipo de arcilla, entre lámina y lámina, se emplazarán en mayor o menor medida las moléculas de agua que producirán el hinchamiento.

Los materiales arcillosos que son susceptibles de sufrir hinchamiento o procesos de expansividad, que permiten una entrada muy grande de agua entre las láminas de su estructura, son principalmente los pertenecientes al grupo de las esmectitas (figura 2)

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• Desde el punto de vista geotécnico, los suelos plásticos o arcillosos, son aquellos capaces de deformarse sin agrietarse, ni producir rebote elástico, cambiando su consistencia al variar el contenido de agua. En función de los cambios de contenido de humedad se dan diferentes estados físicos, siendo los límites para cada estado de consistencia los conocidos como límites de Atterberg: límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad, que son el punto de partida para la estimación de la expansividad de un suelo. En general y de forma orientativa, el grado de expansividad se puede determinar en función de las propiedades geotécnicas de los suelos según el cuadro adjunto:

Para la determinación de la expansividad de un suelo, los ensayos a realizar son:

• Granulometría, permitirá determinar el porcentaje de finos que contiene y clasificarlo en limos o arcillas según los criterios de Casagrande (límites de Atterberg).

• Límites de Atterberg, para determinar los límites líquido y plástico y el índice de plasticidad. La plasticidad es la propiedad que presentan los suelos en poder deformarse, hasta cierto límite sin romperse.

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• Según Atterberg, cuando un suelo tiene un índice plástico (IP) igual a cero, el suelo es no plástico, cuando el índice plástico es menor de 7, el suelo presenta baja plasticidad, cuando el índice plástico esta comprendido entre 7 y 17 se dice que el suelo es medianamente plástico y cuando el suelo presenta un índice plástico mayor que 17 se dice que es altamente plástico.

• Cambio de volumen en el suelo: Los suelos arcillosos, especialmente los muy plásticos, se retraen mucho cuando se secan y se expanden cuando se humedecen.

• Humedad natural

• Edómetro presión de hinchamiento, colapsabilidad, asientos, etc.

• Hay varios mecanismos para la estabilización por arcillas expansivas dependiendo de los recursos que tengas y de la característica de la obra. 1) Mediante inyección de agua con cal.-La cal finalmente seca la arcilla disminuyendo su humedad y estabilizando la plasticidad de la arcilla.

• También se pueden hacer perforaciones como para hacer pilotines y echarles cal seca la cual se diluye en el suelo plástico y tiene el mismo efecto. 2) Haciendo una cobertura perimetral a nivel -0.10 mt con geotextil en un ancho de 2 mt alrededor del edificio y a 10 cm por debajo del nivel de tierra. Es conveniente que el escurrimiento de las aguas sea hacia afuera

El geotextil mantiene constante la humedad del suelo y por lo tanto este no se hincha ni se contrae

• Los suelos colapsables, llamados a veces suelos meta estables, son suelos no saturados que sufren un gran cambio de volumen al saturarse. Este cambio es el resultado de la aplicación de carga adicional. Las cimentaciones construidas sobre tales suelos llegan a sufrir grandes y repentinos asentamientos cuando el suelo bajo la cimentación se satura con una humedad no anticipada, que puedo provenir de varias fuentes, como (a) tuberías rotas de agua, (b) drenajes con fugas, (e) drenaje del agua de depósitos y albercas, (d) incremento lento del nivel freático, etc. Este tipo de asentamiento causa generalmente considerables daños estructurales. Por consiguiente la identificación de los suelos colapsables durante una exploración al campo es crucial

• La rama ab se determina de la prueba de consolidación sobre un espécimen con su contenido de humedad natural. A la presión 𝓅w. la relación de vacíos de equilibrio es e1. Sin embargo, si se introduce agua al espécimen hasta saturarlo, la estructura del suelo se colapsará. Después de la saturación, la relación de vacíos de equilibrio a la misma presión 𝓅w es e2, cd es la rama de la curva e-log 𝓅 bajo carga adicional después de la saturación.

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• Las cimentaciones construidas sobre tales suelos llegan a sufrir grandes y repentinos asentamientos cuando el suelo bajo la cimentación se satura con una humedad no anticipada, que puedo provenir de varias fuentes, como (a) tuberías rotas de agua, (b) drenajes con fugas, (e) drenaje del agua de depósitos y albercas, (d) incremento lento del nivel freático, etc. Este tipo de asentamiento causa generalmente considerables daños estructurales. Por consiguiente la identificación de los suelos colapsables durante una exploración al campo es crucial.

2. Características comunes:

• Reginatto (1977) señala que, en general, los suelos colapsables presentan una serie de características comunes, tales como :

• Estructura macroporosa, con índice de huecos (e), entre relativamente alto, a muy alto.

• Granulometría predominantemente fina, con predominio de fracciones de limos y de arcilla. El tamaño de los granos es generalmente poco distribuido y con los granos más grandes escasamente meteorizados.

Estructura mal acomodada, con partículas de mayor tamaño separadas por espacios abiertos, y unidas entre sí por acumulaciones o "puentes" de material predominantemente arcilloso. En muchos casos existen cristales de sales solubles insertados en tales puentes o uniones arcillosas.

• La mayoría do los suelos colapsables que se presentan en estado natural son eólicos, es decir, arenas y/o limos depositados por el viento, tales como los loes, las playas eólicas y los depósitos de polvo volcánico, los cuales tienen altas relaciones de vacíos, pesos específicos bajos y sin cohesión o sólo ligeramente cohesivos. Los depósitos de loes tienen partículas de tamaño de limo, La cohesión en los loes puede ser el resultado de la presencia de arcilla alrededor

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de las partículas de tamaño de limo, que las mantiene en una condición bastante estable en un estado no saturado. La cohesión también es ocasionada por la presencia de precipitados químicos lixiviados por el agua de lluvia.

• Cuando el suelo se satura, la adhesión de la arcilla pierde su resistencia y por tanto sufre un colapso estructural. En Estados Unidos, grandes zonas del medio oeste y del oeste árido tienen tales tipos de depósitos. Los depósitos de loes se encuentra también en 15 y 20 % de Europa y grandes extensiones de China.

• Muchos suelos colapsables son suelos residuales producto del intemperismo de las rocas madre. El proceso de intemperismo produce suelos con un gran rango de tamaños de partículas. Los materiales solubles y coloidales son lavados por el intemperismo, resultando grandes relaciones de vacíos y por consiguiente estructuras inestables.

3. Comportamiento de deformación de los suelos no saturados

Definición de colapso:

• Zur y Wisemam (1973) definen como colapso a cualquier disminución rápida de volumen del suelo, producida por el aumento de cualquiera de los siguientes factores :

– Contenido de humedad (w)

– Grado de saturación (Sr)

– Tensión media actuante (τ)

– Tensión de corte (σ)

• Reconociendo por lo tanto que el colapso de la estructura del suelo puede producirse por una variedad de procesos diferentes de la saturación. Reginatto (1977) sugiere que, a esta lista de factores puede agregarse la interacción química entre el líquido saturante y la fracción arcillosa.

• A efectos de definir y diferenciar los distintos tipos de colapso Uriel y Serrano (1973,1974) clasifican a los suelos colapsables o desmoronables en:

• Grupo I: Suelos en los que tiene lugar un rápido cambio de la relación entre presiones efectivas y las deformaciones sin que se alcance la resistencia última del material. De acuerdo con esto la causa del colapso es únicamente el cambio de las presiones efectivas.

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A este grupo pertenecen los limos o arcillas cementadas y las rocas de gran porosidad. Cuando se ensaya a humedad constante, se detecta una notable modificación de su módulo de compresibilidad al alcanzar un cierto valor las presiones efectivas.

• Grupo II: Suelos en los que, sin la presencia o cambio de las condiciones que producen el colapso, no hay cambio abrupto en la relación presión-deformación. Tal es el caso de los loess y algunas arcillas que contienen sulfatos. La saturación produce, sin embargo, un importante cambio volumétrico, debido probablemente a un incremento de la presión de los poros que origina el agotamiento de la resistencia al corte del suelo

• Fenómeno de colapso

• Presión de poros (u)

• En los suelos parcialmente saturados con una estructura abierta, al aumentar el grado de saturación por cambios ambientales o de otro tipo, pueden producir reducciones volumétricas irrecuperables sin que varíen las solicitaciones externas del suelo; es decir, sin aumento de la carga aplicada; este fenómeno se conoce con el nombre de colapso. el colapso que ocurre al fallar las uniones entre grandes partículas. La deformación que se atribuye al hinchamiento puede ser elástica; no así la que corresponde al colapso. Esta última implica un reordenamiento de la estructura y es irreversible.

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Medición de la expansión en laboratorio