Colapso de Suelos Arenosos Por Presencia de Sales

7/22/2019 Colapso de Suelos Arenosos Por Presencia de Sales

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ESCUELAPROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL

DOCENTE : ING. EDGAR CASAS AGUILAR

TEMA : COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA

DE SALES

ESTUDIANTE : SALON CULQUI EZEQUIEL

CICLO : X

CHACHAPOYAS 2013


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CONTENIDO

INTRODUCCIN ............................................................................................................................................. 2

1. COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DE SALES: ................................................................... 3

1.1. Definicin ...................................................................................................................................... 3

1.2. Caractersticas generales ............................................................................................................... 3

1.3. Colapsabilidad de un suelo receptor de cargas en nuestro pas ................................................... 5

1.4. Manifestacin de problemas en edificaciones sobre suelos colapsables ..................................... 9

1.5. Localizacin nacional ................................................................................................................... 11

1.6. Caso de fallas ocurridas en el pas ............................................................................................... 11

1.7. Mtodos de ensayos realizados .................................................................................................. 15

En Campo............................................................................................................................................. 15

En el Laboratorio ................................................................................................................................. 151.8. SOLUCIONES PARA CIMENTACIONES EN ESTOS SUELOS ............................................................ 17

1.8.1. Por tanto, para prevenirlo habr que.................................................................................. 17

1.8.2. Reparacin de daos ........................................................................................................... 20

COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES ................................................................................................. 21

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................................. 22


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INTRODUCCIN

Los casos de fallas y colapsos en estructuras dependientes de cimentaciones que se

han producido en el pas, son debido en parte al desconocimiento de las

caractersticas y el comportamiento de cierto tipo de suelos que son usado para

estos fines, y por otro lado a la incompetencia o negligencia, que se refleja

generalmente en la incapacidad de hacer lo que es requerido para un proyecto

determinado, tal como en muchos casos hemos establecido despus de haberse

suscitado el problema.

Extensas reas de nuestro pas que presentan suelos arenosos colapsables,

expansivos y de rellenos sueltos, etc., que deben ser estudiados convenientemente

para utilizarlos como soporte en obras de ingeniera de poca o gran envergadura,

dado a que presentan problemas principalmente de deformacin por cambio de

volumen del suelo, casi siempre por presencia de filtraciones de agua en exceso

del contenido de humedad natural. Estos suelos han llamado la atencin tambin en

muchas partes del mundo y han sido materia de numerosas presentaciones en

Congresos Internacionales y reuniones tcnicas desde hace varias dcadas, as como

en numerosas conferencias nacionales, lo que ha permitido adquirir algunos

conocimientos para caracterizar estos suelos y manejarlos con cuidado para que no

produzcan daos en las futuras obras de ingeniera que se construyan en el pas.


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1. COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DESALES:

1.1. Definicin: Generalmente son suelos de origen elico, cuya

estructura est ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa

marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. Son suelos en

estado metaestable o con estructura inestable, que generalmente se

presentan en reas ridas.

En la actualidad se incluyen en este grupo de suelos a aquellos

fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes

asentamientos por la lixiviacin de dichos materiales.

1.2. Caractersticas generales: Los efectos de este colapso pueden

manifestarse en forma de asientos bruscos del terreno de carcter

centimtrico hasta decimtricos. Ms raramente puede darse asientos de

algn metro y en casos extraordinarios de decenas de metros.

En ausencia de agua, estos suelos cementados se mantienen estables y de

modo localizado pueden alcanzar una dbil a moderada resistencia. Incluso

pueden definir niveles de encostramiento que proporcionen valores

relativamente altos de peso por unidad de rea. En presencia de agua, el

cemento interpartculas se disuelve y el suelo pierde la escasa capacidad

portante que tena y colapsa. Si adems el suelo soporta la carga

correspondiente a una estructura el colapso se acenta, y dicha estructura

tender a colapsar, a asentar bruscamente, produciendo importantes

patologas.

Las cimentaciones ms recomendables sobre este tipo de suelos son las

cimentaciones profundas, que deben tender a sobrepasar los niveles

colapsables.


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Una alternativa a esta tipologa para casos de suelos con potencial bajo o

medio de colapso, puede ser la cimentacin mediante losa de suficiente

rigidez, incluso apoyada sobre una mejora de terreno, que reparta cargas lo

mximo posible con el fin de no concentrar tensiones, y /o trabajar a

tensiones lo ms bajas posibles, cuidando en todos los casos al mximo la

posible afeccin del agua al terreno sobre el que se dispone la cimentacin

(saneamientos flexibles, colgados, realizacin de pruebas de saturacin, etc.).

Al contacto con el agua sufren cambios bruscos en su volumen por

efecto del lavado de sus cementantes (sales), debido al reacomodo

de sus partculas.

Cuando el material cementante constituye gran parte de la matriz delsuelo, la lixiviacin tambin genera grandes reducciones de su volumen.

Imagen que muestra los enlaces temporalesformado por sustancias salinas entrepartculas cuya desaparicin puede provocarel colapso.

Fuente: Dudley (1970), Maswoswe (1985)


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1.3. Colapsabilidad de un suelo receptor de cargas en nuestropas:

Una caracterstica esencial de nuestros suelos colapsables es que

tienen una densidad baja y un grado de saturacin tambin bajo, todo parece

indicar que al disminuir el grado de saturacin la susceptibilidad al colapso

es mayor, esta es la razn por la que los problemas tienden a aparecer

con mayor frecuencia en las zonas de fuerte desecacin, tambin exhiben

una cohesin temporal como resultado de la presencia de materiales

cementantes tales como el yeso y el carbonato de calcio. La cohesin

aparente es el resultado de la resistencia friccional al corte en la cual los

esfuerzos normales efectivos provienen de la presin de poro negativa que es

la succin en el suelo. En todo caso la condicin de clima rido o de intensa

evaporacin superficial no es indispensable, ya que han ocurrido casos de

colapso cuando se humedecen suelos tambin en regiones no ridas. En

general, los cambios de los factores externos, la humedad principalmente y la

naturaleza del electrolito que interviene en el fenmeno, son los que de una

forma u otra, afectan la matriz succin del suelo (diferencia entre la presin

del aire y del agua), a los enlaces y pueden causar el cambio brusco de

volumen que se denomina colapso. La causa desencadenante delcolapso es la presencia de agua, conjuntamente con un esfuerzo

significativo aplicado.

Los mecanismos de colapso pueden variar en funcin del contenido

mineralgico de las partculas y de sus enlaces, del tipo de estructura, del tipo

de deposicin del material, del contenido de humedad y otros factores de

naturaleza electro-qumica.

En la mayora de los casos de colapso investigados por nosotros

hasta la fecha son suelos con estructura panaloide y granos redondeados

unidos entre si por alguna clase de cementacin . En todos los casos, esta

cementacin era susceptible de ser disuelta cuando el suelo absorba

agua. El mecanismo de colapso es lgicamente un derrumbe de los granos


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hacia los vacos, precisamente cuando desaparece la cementacin entre

ellos.

As hemos detectado que los mecanismos de colapsos ms

frecuentes en suelos granulares secos son la disolucin de la cementacinpor sales solubles o la destruccin, de un ordenamiento paralelo de

agregados de arcilla residual que enlazaban a los granos. En

suelos granulares semisaturados es la prdida de la resistencia al corte

temporal entre los granos dada por la tensin capilar negativa entre ellos. En

arcillas el mecanismo es la reorientacin de las partculas desde una

estructura floculada hacia formas ms dispersas.

En nuestro pas han ocurrido casos de fallas en suelos colapsablesque los hemos estudiado detenidamente en Pisco La Joya , y

ltimamente en Ventanilla entre otros numerosos, que nos han

permitido verificar algunos mtodos simples de identificacin de estos

suelos, los mismos que se indican en la Tabla I y la (figura con

criterio de identificacin de suelos colapsables (U.S.B.R.)),

establecindose adems una comparacin entre la cantidad de sales

solubles en los suelos colapsables de Ventanilla, Pisco y La Joya con

la agresividad sulftica correspondiente, con el fin de probar que un suelo

altamente colapsable tambin puede presentar severa agresividad sulftica

al mismo tiempo que suelos con insignificantes cantidades de sales

solubles (caso de Ventanilla), no necesariamente tienen que ser

altamente agresivos al cemento y menos por esta causa originar

asentamientos importantes como los que se presentaron en este lugar,

ya que de las investigaciones tcnicamente llevadas a cabo se determin

que en la mayora de los casos los asentamientos, en los suelos sueltos

de origen coluvial de Ventanilla, se haban producido por graves defectos

constructivos tales como cimentacin sobre rellenos no compactos y

conexiones domiciliarias de servicios de agua y desage con graves


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defectos de instalacin y calidad de sus materiales (figura de sales

solubles vs. agresividad sulftica en los suelos colapsables estudiados).

Figura con criterio deidentificacin de sueloscolapsables (U.S.B.R.)


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Figura de sales solubles vs.agresividad sulftica en los sueloscolapsables estudiados


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1.4. Manifestacin de problemas en edificaciones sobre suelos

colapsables:

Cuando ocurre el colapso del suelo sobre el que se emplaza un edificio,

pueden producirse daos en su estructura. Estos daos se manifiestan de

modo semejante a los generados por asientos diferenciales

(fundamentalmente grietas y/o fisuras a 45)

En algunos casos los colapsos pueden llegar a producir asientos del

terreno que se reflejan sobre infraestructuras superficiales (lneas frreas,

autovas, etc.) de modo evidente, generando daos importantes ver

fotografa siguiente.

Esquema de giro

experimentado por 2mdulos de viviendas.

Tipologa de lesiones entabiques perpendicularesa prticos.


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En algunos casos extraordinarios de colapso de suelos, el hundimiento de

ste puede tragarse literalmente algunas construcciones ver la siguiente

fotografa

Fotografa: Deformacin envas a consecuencia de uncolapso de suelo. Lneafrrea

Fotografa: Colapso delterreno y hundimiento delas viviendas existentes aconsecuencia del mismo


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El hecho de cimentar sobre un suelo colapsable no implica que en todos los

casos ese suelo vaya a colapsar, sino que han de darse una serie de condiciones para

que eso ocurra, tales como:

Que no se haya identificado previamente su existencia en el suelo queservir de apoyo a una estructura.

Que se produzcan una serie de condiciones de contorno, que constituyan

el detonante y permitan el desarrollo del potencial colapso (lo ms habitual

roturas o fugas de la red de saneamiento, abastecimiento, riego de

jardines, etc.)

Sistema constructivo no adecuado a las caractersticas del subsuelo de la

parcela (saneamientos, drenaje o tipologa de cimentacin inadecuados)

1.5. Localizacin nacional:

Estos se encuentran en las regiones ridas y semiridas. Los

depsitos elicos, coluviales, residuales, tufos volcnicos pueden

ser colapsables.

En Lima, se han encontrado estos tipos de suelos en la ciudadela Antonia

Moreno de Cceres.

En otros departamentos y de manera ms predomnate a nivel nacional:

Arequipa, Majes, Moquegua.

1.6. Caso de fallas ocurridas en el pas:

VISTA DE UN SUELO COLAPSABLE EN LA JOYA


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DESLIZAMIENTO PRODUCIDO POR EL COLAPSO DEL SUELO EN LA JOYA

CANAL DE IRRIGACION LA CANO, CRUZA SUELOS COLAPSABLES PROTEGIDOCON GEOSINTETICOS


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EDIFICACIONES VICTIMAS DE SUELOS ARENOSOS COLAPSABLES ENAREQUIPA

COLAPSO DE VIA CIMENTADO SOBRE SUELOS ARENOSOS MOQUEGUA


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COLAPSO DE SUELO ARENOSO EN MAJES POR PRESENCIA DE AGUA


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1.7. Mtodos de ensayos realizados:

Para la evaluacin del potencial de colapso se procede de las dos formassiguientes:

En Campo:Ensayo de Carga Directa con SaturacinEn el Laboratorio:

Ensayo de Colapso

El Ensayo de colapso de suelos, tiene por objeto determinar la magnitud del

colapso unidimensional que se produce cuando se inunda un suelo

semisaturado.

Se define como colapso a la disminucin de altura que experimenta una

probeta de suelo en unas determinadas condiciones de densidad y humedad,

confinada lateralmente y sometida a una presin vertical constante, al ser

inundada.

Como resultado del ensayo se determina el ndice de colapso, que es el valor

del colapso determinado como el porcentaje de disminucin de altura que

experimenta la probeta al ser inundada, una vez alcanzado el equilibrio bajo

la accin de la presin vertical seleccionada, con respecto a la altura de la

probeta en el momento de proceder a la inundacin.

Este procedimiento se puede utilizar para la determinacin de la magnitud del

colapso que se produce para una tensin vertical determinada, pero tambin

del potencial porcentual de colapso en un suelo, que es el valor del colapso

determinado como el porcentaje de disminucin de altura que experimenta la

probeta al ser inundada, una vez alcanzado el equilibrio bajo la accin de la

presin vertical seleccionada, con respecto a la altura inicial de la probeta.


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ENSAYO DE COLAPSO

EVALUACION DEL COLAPSO IN-SITU CON PRUEBA DE CARGA SATURADA

ENSAYO ESTATICO DE CARGA DIRECTA


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1.8. SOLUCIONES PARA CIMENTACIONES EN ESTOS SUELOS:

Para que se desencadene el colapso de un suelo tienen que concurrir dos

circunstancias:

Que el suelo tenga la potencialidad de colapso, determinada mediante los

ensayos y el reconocimiento geotcnico pertinente.

Que se den las condiciones de contorno adecuadas, tales como cambios

de humedad, inundacin o concentracin de tensiones.

1.8.1. Por tanto, para prevenirlo habr que:

Realizar una identificacin geotcnica adecuada, que permita definir si

estamos o no en presencia de suelos colapsables. Para ello es precisodisponer de un estudio geotcnico lo ms completo posible, ya se trate de

un estudio geotcnico para un gran edificio o para una vivienda unifamiliar.

Minimizar la posibilidad de que se desarrollen las condiciones de contorno

a las que antes hacamos referencia.


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Adoptar medidas constructivas acordes al riesgo que representa la

presencia del suelo colapsable (saneamiento flexible y colgado, drenajes

adecuados, tipologa de cimentacin adecuada, preferentemente

cimentaciones profundas ejecutadas sin agua de perforacin, que superen

los niveles colapsables y con consideracin de rozamiento negativo,

acerados amplios, mejoras de terreno, etc.)

Generacin del Colapso por Saturacin

Saneamiento y drenaje proyectados.

Impermeabilizacin de suelos.


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Existencia de solados perimetralesEvitar la proximidad de piscinas.

Uso de geomembrana HDPE

Evitar la construccin de jardines, diseando jardineras.

Estabilizacin del terreno mediante procesos fsicos o qumicos.

Compactacin Dinmica.

Tcnicas de vibrosustitucin con gravas.Inyecciones de impregnacin, de compactacin, etc.

Tcnicas de vibracin por explosivos.


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1.8.2. Reparacin de daos.

La tcnica habitualmente empleada como recalce de estructuras de

edificacin con patologas desarrolladas a consecuencia de algn

fenmeno de colapsabilidad son los micropilotes. Dadas las

particularidades de este tipo de suelos y su sensibilidad al agua , los

micropilotes empleados en estos recalces se perforan en seco, sin agua,

la cual es sustituida por aire comprimido para ayudar en la perforacin.

Lgicamente en el desarrollo de las reparaciones de los daos generados

por el colapso han de acometerse otras actuaciones especficas de la

magnitud y el alcance de dichos daos, lo cual se determinar para cada

caso


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COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES.

A menudo cuando ocurre un desastre, la falla coloca a los propietarios,

proyectistas y constructores en la posicin de adversarios, entonces siempre

cualquier esfuerzo de solucin es orientado hacia la proteccin de intereseseconmicos o prcticos lo que no siempre conduce a una buena determinacin de

las causas reales de la falla y menos a su adecuada solucin, ms an cuando

existe la influencia poltica, que en nuestro medio muchas veces se ha dado,

orientando a la opinin pblica hacia causas o hechos que justifican una mala

ejecucin de la obra o que enmascaran vicios de construccin. Otras veces las fallas

se esconden o no son divulgadas tcnicamente por temores inherentes a posiciones

administrativas o polticas de los funcionarios responsables, evitando tomar en cuenta

el antecedente para el diseo y construccin de obras futuras similares,

aumentando enormemente la posibilidad de una repeticin catastrfica de errores

previos.

Los Ingenieros Civiles pueden prevenir las fallas que ocurren en las

cimentaciones si hay compromiso o un formal acercamiento al problema y si se

puede comprender bajo qu circunstancias fallan los suelos permitiendo que se

desarrollen condiciones de riesgo que resultan muchas veces despus en

catstrofes, esto ha sido del suelo, sea colapsable, expansivo o de cualquier otra

tipo. Todo esto requiere, adems de hacer uso de la observacin y la comprobacin

de las predicciones, utilizando las experiencias pasadas y los mtodos probados de

solucin que vienen a ser una necesidad en la prctica de la ingeniera del futuro,

dado a que los ingenieros civiles deben proyectar obras estables y econmicas,

considerando las necesidades interactuantes del medio ambiente y los limitados

recursos econmicos que disminuyen actualmente, todo lo cual impone a nuestra

profesin la obligacin de ejecutar buenos proyectos apoyados en estudios

tcnicamente bien ejecutados, por profesionales idneos y con la experiencia

necesaria para resolver los variados problemas que presentan los suelos en las

diferentes re guiones del Per.


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BIBLIOGRAFA

CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS YMITIGACION DE DESASTRES CISMID

GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOSSUELOS COLAPSABLES. CONCEPTOS Y DESARROLLO DE PATOLOGAShttp//.civilgeek.comReglamento Nacional de Edificaciones - Norma E-050 Suelos y CimentacionesBraja M. Das. Principio de Ingeniera de Cimentaciones

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