PROBLEMAS ESPECIALES EN SUELOS.pdf
- 1. MECÁNICA DE SUELOS II EC-513 I Docente: MSc. ROCÍO DEL CARMEN PÉREZ COLLANTES E-mail: rocio.perez.c@uni.edu.pe pcrocio7@gmail.com Celular: 954467175 SEPTIEMBRE, 2022 UNI – FIC, 2022 1
- 2. INTRODUCCIÓN En la elaboración de Proyectos de Ingeniería Civil, es básico realizar primero los estudios geotécnicos con Fines de Cimentación y Pavimentación, según sea el caso. Para lo cuál es importante aplicar la Ingeniería Geotécnica a fin de tener un mejor conocimiento de los diferentes tipos de Suelos, algunos de ellos con características especiales a tener en cuenta, debido a que podrían representar un peligro a las estructuras proyectadas y necesitan de un mayor estudio . UNI – FIC, 2022 2
- 3. UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Problemas planteados por el terreno en Ingeniería Civil. 3 Los suelos en general se pueden dividir en los siguientes grupos: - Forman parte de los suelos naturales sometidos a la acción antrópica del ser humano (excavaciones, túneles, construcción de cimentaciones). - Los suelos con problemas especiales, debido a su condición y la acción de la naturaleza, sin intervención humana.
- 4. UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Problemas planteados por el terreno en Ingeniería Civil. 4
- 5. UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Problemas planteados por el terreno en Ingeniería Civil. 5 Suelos Colapsables Problemas de suelos especiales
- 6. Suelos Expansivos UNI – FIC, 2022 6
- 7. UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Problemas planteados por el terreno en Ingeniería Civil. 7 Los problemas originados por algunos tipos de suelos que se presentan pueden causar el colapso de la construcción de una edificación o un pavimento, pudiendo ocasionar pérdidas de vidas humanas y económicas. Si se presentarán los siguientes tipos de suelos especiales: - Las arcillas expansivas, - Los suelos colapsables, - Los suelos dispersivos, - Los suelos licuefactables - Suelos orgânicos fangosos y suelos muy blandos y sensitivos.
- 8. Problemas geotécnicos que se presentan debido a tipos de suelos especiales UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado - Asentamiento excesivos. - Deslizamiento y derrumbes de taludes. - Licuación de Suelos. 8
- 9. SUELOS EXPANSIVOS UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado - Son aquellos suelos arcillosos finos que tienen la propiedad de expandirse debido a cambios (partículas < 2 micras), varía con la estructura y mineralogía (Presencia elevada del mineral montmorillonita). - La expansividad es el aumento de volumen por absorción de agua y la retracción es la disminución del volumen por eliminación de agua. El cambio de volumen depende de: las variaciones climáticas, la vegetación, los cambios hidrogeológicos, producidas por el cambio de clima y la variación del nível freático. Solución: Reemplazo de material, impermeabilizar, humedecer. 9
- 10. SUELOS EXPANSIVOS UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Ref.: Ingeniería Geológica, Luis González Vallejo (2003). Suelos expansivos em Perú: Norte: Piura, Paita, Talara, Chiclayo, Bagua e Iquitos, por el Sur: Moquegua. 10 Grado Expansivid ad Finos (%) Límite Líquido Ìndice Lambe (kPa) Presión de Hinchamiento (kPa) Hinchamie nto libre (%) I Baja < 30 < 35 < 80 < 25 < 1 II Baja a media 30-60 35-50 80-150 25-125 1-4 III Media a alta 60-95 50-65 150-230 125-300 4-10 IV Muy alta >95 >65 >230 >300 >10 Grados de expansividad y valores medios de parámetros geotécnicos
- 11. SUELOS EXPANSIVOS UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Agrietamiento de la estructura producido por movimento perimetral provocado por la expansión de la arcilla Ref.: Ingeniería Geológica, Luis González Vallejo (2003). 11
- 12. Método de Estabilización de Suelos Expansivos UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado 12
- 13. Aplicación: Conjunto Habitacional Enrique López Albujar com problemas de Fisuras y agrietamientos debido a expansión de suelos
- 14. Suelos Colapsables o Suelos Metaestables UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado Son suelos no saturados del tipo residual e intemperizados com grandes relaciones de vacíos, formado por suelos tipo eólicos que sufren un gran cambio de volumen al saturarse. Esto puede ser o no debido a la aplicación de una carga. Las cimentaciones construídas sobre este tipo de suelo sufren grandes y repentinos asentamientos, cuando el suelo bajo la cimentación se satura com una humedad no anticipada (ejm. Tuberías rotas). Solución: Uso de Compactación dinámica, estabilización química.
- 15. Suelos Licuables UNI – FIC, 2022 Mecánica de Suelos Avanzado La licuefacción de suelos es un fenómeno en el cual los terrenos, a causa de saturación de agua y particularmente en sedimentos recientes como arena o grava, pierden su firmeza y fluyen como resultado de los esfuerzos provocados en ellos debido a los sismos. La licuefacción es una causa mayor de destrucción relacionada con terremotos (más aún que por la acción directa de las ondas sobre los edificios). En otras palabras, la licuefacción es capaz de desplazar, hundir o incluso volcar infraestructura, sean casas, edificios u otros. Como es de esperarse, la infraestructura de regiones costeras es la que más peligro corre y, por tanto, toda obra construida en estas zonas debe contar con estudios previos y detallados que caractericen el tipo de suelo que presenta el sitio. Una buena parte de los daños observados en Japón después del gran terremoto del 2011 fueron causados por licuefacción de suelos
- 16. Cimentaciones Construcción de las pirámides egipcias La Gran Muralla China UNI – FIC, 2022
- 17. Cimentaciones ¿Cuál es el motivo para que la Torre de Pisa empezara a inclinarse? El motivo era que el suelo dónde se asienta la torre es muy poco estable, el subsuelo es pantanoso y está conformado esencialmente por arena y arcillas, materiales no muy compactos que tienden a moverse y deformarse. A este problema se le suma que la parte de la torre que se encuentra enterrada, esto es los cimientos, tienen tan sólo 3 metros de profundidad, lo que supone muy poca fijación para tratarse de una torre de ni más ni menos 55 metros de altura y casi 15 mil toneladas de peso. Estos dos factores hicieron que la torre se alejase cada año más de la perpendicular y acercándose cada vez más al suelo, hecho que podría provocar el derrumbe, por lo que no hubo más remedio que parar la construcción y dejarla a medias por largo tiempo. UNI – FIC, 2022 17
- 18. 1925 Profesor Karl Terzaghi: Padre de la Mecánica de Suelos UNI – FIC, 2022 18
- 19. Profesor Casagrande UNI – FIC, 2022 19
- 20. Problemas de Asentamientos UNI – FIC, 2022 20
- 21. Unidad 1: • Que es la cimentación ? Son elementos estructurales cuya finalidade o función es la transferencia de cargas de la estructura para el estrato resistente de suelo. • Cuales son los tipos de Cimentación que hay - Cimentaciones Superficiales. - Cimentaciones Profundas. UNI – FIC, 2022 21
- 22. Cimentaciones: SUELOS Interacción terreno - cimentación - estructura UNI – FIC, 2022 22
- 23. Tipos de Cimentación en edificios Cimentación Superficial Cimentación Profunda UNI – FIC, 2022 23
- 24. Cimentaciones: Edificios multifamiliares Hospitales Colegios Viviendas Centro Comercial Puentes Carreteras Canales Túneles Muros de contención Estabilidad de Taludes ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS UNI – FIC, 2022 24
- 25. Cimentaciones: Asentamientos en edificaciones no mayor a 1 pulgada. (Norma E050 Suelos y Cimentaciones) UNI – FIC, 2022 25
- 26. Cimentaciones y Asentamientos en suelos: Las tensiones transmitidas por las cimentaciones al suelo dan lugar a deformaciones del terreno que se traducen en asentamientos, desplazamientos horizontales y giros de la estructura que, si resultan excesivos, por encima de los tolerables, podrán originar una pérdida de la funcionalidad, producir fisuras, agrietamientos, u otras patologías. UNI – FIC, 2022 26
- 27. Porque es importante el estudio del terreno para la construcción? UNI – FIC, 2022 27
- 28. El suelo como material de construcción Relleno con material de préstamo en pavimento de una carretera: Cantera del Río Mantaro UNI – FIC, 2022 28
- 29. Producción de Agregados: Pavimento de una Carretera UNI – FIC, 2022 29
- 30. Problemas que se presentan en la Ingeniería Civil UNI – FIC, 2022 30
- 31. Problemas que se presentan en la Ingeniería Civil UNI – FIC, 2022 31
- 32. Importancia de la exploración de suelos UNI – FIC, 2022 32
- 33. Resistencia al corte UNI – FIC, 2022 33 UNI – FIC, 2022 33
- 34. Resistencia al corte UNI – FIC, 2022 34
- 35. Resistencia al corte UNI – FIC, 2022 35
- 36. Objetivos típicos de una exploración o calicata: UNI – FIC, 2022 36
- 37. Etapas típicas de una exploración geotécnica: UNI – FIC, 2022 37
- 38. Exploración de Suelos: Calicatas o excavaciones a cielo abierto Perforaciones UNI – FIC, 2022 38
- 39. Preguntas que se hace el Ingeniero Civil Como observa Lambe el Ingeniero Civil se preguntará y tendrá solo respuestas indicativas, si no fuera especialista en mecánica de suelos, para la cimentación de una edificación . Ejemplo: a) Cuál es la cimentación más adecuada: superficial o profunda? b) Con que carga máxima admisible c) Abrá asentamientos d) Será necessário bajar el nível de agua e) Abrá peligro para las fundaciones de edificaciones vecinas UNI – FIC, 2022 39
- 40. Principales causas de falla de Taludes: -Terraplén sin remosión de estrato superficial de suelo blando. -Terraplén sobre suelo inclinado. -Altura inadecuada de los estratos del terraplén -Compactación inadecuada. -Inclinación y protección superficial inadecuada de los taludes. -Presencia de ductos de agua o tuberías en el terraplén -Captación desagüe inadecuado de las aguas pluviales. -Presencia de turba orgánica en un estrato inferior. -Corte con inclinación muy acentuada. UNI – FIC, 2022 40
- 41. Etapas importantes para un estudio de Suelos: - Determinar el número de calicatas y su localización - Analizar un perfil de sondaje - Saber escoger la cimentación ideal para una determinada edificación. - Especificar correctamente el tipo de impermeabilización que se utilizará en la cimentación. - Especificar el tipo de drenaje y su ubicación. UNI – FIC, 2022 41
- 42. Causas de problemas en Cimentaciones: Errores en las investigaciones de los suelos: - Número insuficiente de sondajes - Errores de ubicación. - Presencia de bloques de roca. - Influencia de la vegetación. UNI – FIC, 2022 42
- 43. Investigación Insuficiente: UNI – FIC, 2022 43
- 44. Casos especiales de problemas en la cimentación por rocas Kársticas Son rocas calizas compuestas de carbonatos de cálcio y magnésio (rocas calcáreas o dolomíticas) Produce disolución en presencia de aguas ácidas. UNI – FIC, 2022 44
- 45. Proceso Kárstico: UNI – FIC, 2022 45
- 46. Causas de fallas en fundaciones: Problemas relacionados a la estructura de la cimentación: - Error en la determinación de las cargas actuantes en la fundación , UNI – FIC, 2022 46
- 47. Causa de fallas en las cimentaciones: Eventos después de la construcción de la cimentación: - Carga propia de la superestructura, - Movimiento de la masa del suelo, - Vibraciones o golpes. UNI – FIC, 2022 47
- 48. Fallas en la cimentación: UNI – FIC, 2022 48
- 49. Problemas en la cimentación de edificaciones: Por Influencia de la vegetación UNI – FIC, 2022 49
- 50. Problemas en la cimentación Teoría Real Bolsón de arcilla orgánica UNI – FIC, 2022 50
- 51. Problemas en la cimentación: UNI – FIC, 2022 51
- 52. Fisuras típicas de problemas debido a las cimentaciones: Fundación continua, apoyada en suelo heterogéneo, con asentamiento diferentes en los extremos. UNI – FIC, 2022 52
- 53. Problemas en la cimentación: Rellenos con espesores diferentes asentamientos diferentes, causando grietas y fisuras en la estructura. Thomaz, 1989 UNI – FIC, 2022 53
- 54. Principales causas de Falla en rellenos - Relleno sin remosión del estrato superficial de suelo blando. - Relleno sobre suelo inclinado. - Relleno con suelo impropio. - Altura inadecuada de los estratos de relleno. - Compactación inadecuada. UNI – FIC, 2022 54
- 55. Principales causas de fallas en taludes: - Inclinación y protección superficial inadecuada de los taludes. - Presencia de tuberías de agua o desagüe sobre el relleno - Captación y salida inadecuada de las aguas pluviales. - Presencia de turba orgánica en un estrato inferior. - Corte con inclinación muy fuerte. UNI – FIC, 2022 55
- 56. El talud fue construido hace mas de 20 años y se presenta estable hasta esa fecha. Los cortes realizados alteró las condiciones de equilibrio existentes, resultando en la rotura del suelo existente y en el consecuente colapso total de la residencia que está sobre el. Colapso de la edificación debido al corte en la base del talud del relleno de para la construcción de la vía expresa. UNI – FIC, 2022 56
- 57. Problemas en Taludes: UNI – FIC, 2022 57
- 58. Estructuras de Contención para estabilizar Taludes: UNI – FIC, 2022 58
- 59. Normalmente los asentamientos pueden ser causados por: - Fugas hidráulicas - Infiltración de aguas pluviales - Rebajamiento de nivel freático - Construcciones de obras en las proximidades. - Errores del Proyecto UNI – FIC, 2022 59