informe n°2

7/18/2019 INFORME N°2

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UNIVERSIDAD PRIVADA

DEL NORTELauréate International Universities

FACULTAD: Ingeniería

ESCUELA:Ingeniería Civil

MATERIA:

Mecánica de suelos

TRABAJO: fundaciones superciales en suelos

expansivos.PROFESOR:

Hugo Teobaldo Novoa Reina

Integrantes:

• Cortez ores !o"idel

Cajamarca, diciembre del 2014

INDICE.

I. resumen.............................................................................................................3

II. introduccion........................................................................................................4

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE Facultad de Ingeniería

Escuela Académico Profesional de Ingeniería civil

III. objetivos.......................................................................................................... 5

A. objetivos generales......................................................................................5

B. bjetivos especificos......................................................................................5

IV. fundamentos teoricos......................................................................................5

suelos expansivo...............................................................................................5

C. determinacion de las propiedades basicas del suelo..................................5

4.. !apatas corridas......................................................................................"

4.2. #aptas aisladas........................................................................................"

4.3. tratamiento del suelo................................................................................$

V. C%&C'()I%&*)............................................................................................+

MECÁNICA DE SUELOS CORTEZ LORES

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UNDACIONES SUPERICIALES EN SUELOS E!PANSIVOS.

I. RESUMEN.

*l presente informe trata de las fundaciones ,ue se -ace en suelos expansivosconsiderando el comportamiento del suelo a los efectos del proceso geodin/micaexterna.

'os efectos de los derrumbes 0 desli#amientos constitu0en un problema de vitalimportancia en varios sectores del territorio &acional ,ue como se sabe presentamorfolog1a sumamente accidentada.

*n el er al igual ,ue otros pa1ses de la regin se -an desarrollado algunastecnolog1as criollas con mu0 poco an/lisis de laboratorio pero con una grancantidad de ensa0os en campo 0 algunas de ella -an tenido 6xitos sorprendentes.)in embargo existen mu0 pocas gu1as publicadas ,ue muestren la efectividad 0

limitaciones de estos sistemas.

*n resumen las Cimentaciones )uperficiales reparten la fuer#a ,ue le transmite laestructura a trav6s de sus elementos de apo0o sobre una superficie de terrenobastante grande ,ue admite esas cargas.


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II. INTRODUCCION.

'as cimentaciones superficiales son a,uellas ,ue se apo0an en las capassuperficiales o poco profundas del suelo por tener 6ste suficiente capacidadportante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria 0relativamente livianas.

)e considera cimentacin superficial cuando tienen entre +5+ m. 0 4 m. deprofundidad 0 cuando las tensiones admisibles de las diferentes capas del terreno,ue se -allan -asta esa cota permiten apo0ar el edificio en forma directa sinprovocar asientos excesivos de la estructura ,ue puedan afectar la funcionalidadde la estructura de no ser as1 se -ar/n Cimentaciones rofunda.

*sta clase de fundaciones m/s comnmente denominadas como #apatas opatines pueden ser implementadas con 6xito sobre subsuelos conformados por

materiales expansivos siempre ,ue se cumpla al menos los re,uisitos necesariospara poder ser aplicada.


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III. O"#ETIVOS.

A. O"#ETIVOS $ENERALES.•

An/lisis de un suelo expansivo sobre las cimentaciones de fundacionessuperficiales.

". "#ETIVOS ESPECIICOS.• Como identificar a un suelo expansivo.• Variables ,ue intervienen en la expansin.• Consecuencias ,ue sufrir1a la edificacin cuando un suelo se expande.• osibles soluciones de los suelos expansivos en fundaciones superficiales.

IV. UNDAMENTOS TEORICOS.SUELOS E!PANSIVO.

*s el fenmeno de -inc-amiento el cambio de volumen ,ue presenta el suelo demanera natural o por intervencin del -ombre.

)on suelos arcillosos inestables en presencia de -umedad 0a ,ue sucaracter1stica principal es experimentar cambios de volumen cuando var1a sucontenido en l1,uido esto significa ,ue cuando un suelo est/ compuesto demateriales mu0 susceptibles a desmoronarse con la presencia de algn l1,uido7generalmente agua8.

%. ORMAS DE IDENTIICACION DE UN SUELO E!PANSIVO.

C. DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES "ASICAS DEL SUELO.

Li&ite l'(ui)o * li&ite +l,sti-o.*sta caracter1stica del suelo puede ser usado como indicador primario 0a ,uedependen el agua ,ue contiene.

'a relacin entre las caracter1sticas pl/sticas 0 el -inc-amiento de los suelospuede establecerse el grado de potencial expansivo.

)i bien es cierto ,ue todos los suelos altamente expansivos tienen plasticidadesaltas no es cierto ,ue los suelos con elevada plasticidad sean necesariamenteexpansivos.


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*n la siguiente tabla tambi6n podemos identificar el potencial del suelo expansivo.

7# natural8 succin del suelo.

*n la siguiente tabla podemos tambi6n definir el CV 7potencial de cambiovolum6trico8 a partir del :ndice de lasticidad 0 del '1mite de Contraccin deacuerdo con los valores de la ;abla

$C%

&$

'&M&T( !(C)NTR*CC&+N,)N*-(C*

,)N*HM(!*

/*0) 1234 1251 637M)!(R*!)

34251 51241 31237

*'T) 651 651 831

Deter&ina-in )e la e/+ansin Li0re*ste ensa0o consiste en colocar en una probeta normalmente cil1ndrica unvolumen conocido de suelo <seco= 0 sumergirlo en agua sin aplicacin desobrecarga alguna mientras se mide la expansin. 'a diferencia entre el volumenfinal e inicial expresado como un porcentaje del volumen inicial es la expansinlibre.

*sta medida de la expansin se reali#a en condiciones mu0 desfavorables 0a ,uese -ace en condiciones de ninguna sobrecarga 0 -o0 en d1a se utili#an m6todosm/s adecuados a tales efectos. *xperimentos reali#ados por >olt# indican ,ueuna arcilla como la bentonita comercial puede tener en este ensa0o expansin delorden de 2++ a

2+++ ?. >olt# sugiere ,ue las expansiones medidas en este ensa0o por encima

del ++

? pueden causar da@os significativos a la estructura mientras ,ue suelos ,uealcan#an una expansin por debajo del 5+ ? rara ve# experimentan cambios devolmenes apreciables bajo la aplicacin de cargas estructurales aun cuandoestas sean provenientes de estructuras livianas.

1. VARIA"LES 2UE INTERVIENEN EN LA E!PANSION DEL SUELO.

1.%. NATURALEZA 3 TIPO DE SUELO.

'a composicin mineralgica de la arcilla 7porcentajes de illita caolinita 0ontmorillonita8 ,ue est/ compuesto la arcilla resulta fundamentales en cuanto al


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potencial expansivo del suelo. 'os suelos expansivos por excelencia son a,uellos,ue tienen altos porcentajes de Mont&orillonita.

1.1. 4UMEDAD INICIAL.

*l elemento <catali#ador= del fenmeno de la expansin es precisamente la

variacin en el contenido de -umedad del suelo. or m/s montmorillonita ,ue est6compuesta una arcilla si no -a0 variacin en el contenido de -umedad del suelono -abr/ cambios volum6tricos.

&o es necesario ,ue el suelo se sature completamente para ,ue produ#caexpansin del mismo.

or el contrario en determinados casos es suficiente variaciones en el contenidode -umedad del suelo de slo o 2 puntos porcentuales para causar -inc-amientos 0 producir da@os estructurales.

*l contenido de -umedad inicial del suelo controla la magnitud del asentamiento.

Arcilla <secas= con contenido de -umedad por debajo del 5 ? indican un riesgode expansin alto pues f/cilmente puede llegar absorber contenidos de -umedadde 35 ? con los consecuentes da@os estructurales.

or el contrario arcillas cu0o contenido de -umedad est/ por encima del 3+ ?indica ,ue la ma0or1a de la expansin 0a -a tenido lugar 0 slo es esperable algnleve -inc-amiento remanente.

1.5. PESO ESPECIICO SECO DEL SUELO

u0 relacionada con la -umedad inicial el peso espec1fico seco del suelo es otra

variable fundamental en el proceso expansivo del suelo.'a densidad seca de una arcilla se ve reflejada en valores altos en los resultadosen el ensa0o de penetracin est/ndar. Valores de &= inferiores a 5 indicandensidades secas bajas 0 riesgo expansivo bajo aumentando significativamenteestos a medida ,ue aumenta el valor de <&=.

1.6. CARACTERISTICAS PLASTICAS DEL SUELO.

Como 0a fue explicado anteriormente las propiedades pl/sticas del suelo jueganun importante papel en el fenmeno expansivo

1.7. POTENCIA DEL ESTRATO ACTIVO.

A trav6s de ensa0os de laboratorio sobre muestras de un mismo suelocompactadas al mismo grado densidad 0 -umedad inicial se -a estudiado elefecto del espesor del estrato en la magnitud total del -inc-amiento.

'os resultados mostraron ,ue la magnitud del cambio volum6trico experimentadoes proporcional al espesor del estrato mientras ,ue la presin de expansin semantiene constante. *sto nos estar1a indicando ,ue si una estructura es capa# detrasmitir una presin uniforme 0 constante a profundidades importantes debajo de

la fundacin se podr1a contrarrestar el fenmeno de cambio volum6trico. erocomo sabemos esto no es posible 0a ,ue a medida ,ue aumentamos la


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profundidad la presin trasmitida por la #apata de fundacin disminu0e 0 por lotanto no constitu0e un m6todo efectivo para el control de la expansin.

5. CONSECUENCIAS PRODUCIDAS POR LA E!PANSION DEL SUELO.'as consecuencias ,ue producir1an los suelos expansivos ser1an los siguientes.

• Colapso de la edificacin.• Disuras en la edificacin por el desli#amiento del suelo o por el

-inc-amiento ,ue del mismo• >undimiento de la edificacin.

6. POSI"LES SOLUCIONES PARA EVITAR 2UE UNA UNDACIONALLE.

6.%. ZAPATAS CORRIDASComo se sabe es la tipolog1a m/s comn de fundacin superficial para estructuras

livianas. *s claro en consecuencia ,ue para prevenir el efecto de la expansin sevuelve necesario concentrar la presin aplicada lo ,ue deriva en minimi#ar elanc-o de la #apata.

or lo tanto el uso de #apatas corridas deber1a limitarse a suelos de bajo grado deexpansin por ejemplo en general inferior al ? medido en el ensa0o deexpansin libre.

)in embargo el uso de fundaciones alternativas al caso pilotes puede ser antieconmico 0 por ello en muc-as situaciones se aceptan da@os menores 7comofisuras en paredes 0 tec-os8 cu0os costos de reparacin resultan inferiores a los

de un sistema de fundacin diferente.(na variante cuando no es factible cambiar el sistema de fundacin es implantar las #apatas a profundidades ma0ores esto es a salvo de la capa de suelo dondelas variaciones en el contenido de -umedad son ma0ores 7al menos 5+ a 2++ mpor debajo del nivel del terreno natural8. *sta ubicacin reduce 0 limita adem/s losdespla#amientos diferenciales.

*n general se sugiere a las #apatas corridas como una alternativa en principiov/lida cuandoE

• *l subsuelo no es altamente expansivo .• *s poco probable ,ue se verifi,ue un ascenso del nivel fre/tico.• &o -a0 disponibilidad de fundar con pilotes.

6.1. ZAPTAS AISLADAS.Como es sabido este sistema consiste en una serie de #apatas apo0adas sobrelas capas superiores del subsuelo conectadas entre s1 por vigas de fundacin.Como en el caso de las fundaciones indirectas o profundas la carga de laestructura es trasmitida al suelo en forma concentrada en diferentes puntos ladiferencia es ,ue naturalmente en este caso la descarga se reali#a en las capassuperiores del terreno 0 no se involucra la resistencia lateral por friccin

*l uso de este sistema puede ser ventajoso cuandoE


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• *l tec-o de roca o el estrato resistente es profundo 0 no puede ser

econmicamente alcan#ado por pilotes.• 'as capas superiores del suelo poseen un potencial expansivo moderado.• 'a capacidad portante de las capas superiores es relativamente alta.• *xiste nivel fre/tico o capas blandas ,ue impiden el uso de pilotes

trabajando por friccin.

*n el caso de un suelo expansivo si la presin aplicada es ma0or ,ue la presinde expansin 7para cambio de volumen nulo8 no deber1an observarsedespla#amientos debidos a esta causa.

*n general puede decirse ,ue la magnitud de la presin aplicada est/ limitada por la capacidad portante del suelo de fundacin 0 es funcin del coeficiente deseguridad adoptado 7usualmente entre 2 0 38. or lo tanto considerando losvalores -abituales de tensiones admisibles para suelos arcillosos de Dormacin'ibertad 7+ a 2.+ FgGcm28 este sistema de fundacin slo podr/ aplicarse en

suelos con potenciales expansivos medios 7 a 5? de expansin libre 0 presin deexpansin en el rango de a 2 FgGcm28.

ara permitir en estos casos la concentracin de tensiones aplicadas en las#apatas individuales se re,uiere descal#ar las vigas de fundacin esto es dejar unespacio vac1o bajo 6stas.

He todas formas algunos investigadores como ecF entre otros -an se@aladoadem/s ,ue la expansin del suelo slo se puede impedir en una #ona locali#adabajo la #apata donde se concentran las tensiones inducidas por la fundacin.

6.5. TRATAMIENTO DEL SUELO.

a8 Pre9:u&e-ta-in )el suelo

Consiste en -omogeni#ar el contenido de agua ,ue tiene el suelo 7regando agua8de esta manera legar a su m/xima saturacin.


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08 Sustitu-in )el suelo.

*sto se -ace ma0ormente para fundaciones de carreteras lo#as terrapl6n de talmanera cumpla con ciertas condiciones el material reempla#ante.

Algunas de estas 0 m/s usadas puede ser.

L'&ite l'(ui)o ; )e Material (ue +asa la &allan< 1==

a0or a 5+ 5 3+*ntre 3+ a 5+ + 4+enor a 3+ 5 J 5+

-8 Me>-la)o )el suelo.

)i bien es cierto es dificultoso me#clar el material pero es un m6todo tericamentera#onable.

'a me#cla de material granular con arcillas de bajo contenido de -umedad. )enecesita ma,uinaria especial sobre todo por la dificultad de disgregar los terronesde arcilla a tama@os adecuados lo ,ue lleva a costos tan caros como otrosprocedimientos en los ,ue se obtienen mejores resultados como la estabili#acincon suelo cal o suelo cemento.

)8 Esta0ili>a-in -on -al +or &éto)o )e +er?ora-iones.

Consiste b/sicamente en perforar -uecos en la subJrasante 0 llenarlos con una

lec-ada de cal o una me#cla de cal 0 arena.

V. CONCLUSIONES.

• )e logr conocer cmo identificar un suelo expansivo como por ejemploconociendo el 1ndice de plasticidad 0 la determinacin de la expansin libredel suelo.

• 'as causas ,ue provoca ,ue un suelo se expanda es cuando se aplicama0or fuer#a a su resistencia ,ue puede tener el suelo tambi6n por lanaturale#a misma del suelo 0 por el agua ,ue contiene.

• 'as consecuencias ,ue puede ocasionar el suelo expansivo es -undimientode la edificacin fisuras etc.

• 'as soluciones para edificaciones livianas son poco econmicas como por ejemplo -acer las #apatas aisladas #apatas corridas o -acer un tratamientodel suelo por diferentes m6todos como por ejemplo -acer el tratamientomediante la in0eccin de cal sustitu0endo el suelo o -aciendo una me#cla,ue cumplan con los re,uisitos m1nimos tal como el 1ndice de plasticidadde tal manera evitar el colapso de la estructura.


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