Colapso de Suelos Arenosos

7/17/2019 Colapso de Suelos Arenosos

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DOCENTE : ING. EDGAR CASAS AGUILAR

TEMA : COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR

PRESENCIA DE SALES

ESTUDIANTE : SALON CULQUI

EZEQUIEL CICLO

X

CHACHAPOYAS 2013

ESCUELAPROFESIONAL DEINGENIERIA CIVIL



1

CONTENIDOINTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 2

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

1.1. Defn!"n ........................................................................................................ 3

1.2. C#$#!%e$&'%!#' (ene$#)e' ................................................................................ 3

1.3. C*)#+'#,)-#- -e n 'e)* $e!e+%*$ -e !#$(#' en ne'%$* +#&' ...................... /

1.4. M#ne'%#!"n -e +$*,)e#' en e-f!#!*ne' '*,$e 'e)*' !*)#+'#,)e' .........

1.5. L*!#)#!"n n#!*n#) .................................................................................... 11

1.6. C#'* -e #))#' *!$$-#' en e) +#&' ................................................................ 11

1.7. M4%*-*' -e en'#5*' $e#)#-*' .................................................................... 1/

En C#+* ............................................................................................................ 1/

En e) L#,*$#%*$* ................................................................................................. 1/

1.8. SOLUCIONES PARA CIMENTACIONES EN ESTOS SUELOS ............................... 16

1.8.1. P*$ %#n%*7 +#$# +$e8en$)* 9#,$ ;e ...................................................... 16

1.8.2. Re+#$#!"n -e -#<*' .............................................................................. 20

COMENTARIOS =INALES Y CONCLUSIONES ................................................................ 21

>I>LIOGRA=?A ............................................................................................................ 22



INTRODUCCIÓN

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

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

características 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 después de haberse

suscitado el problema.

Extensas áreas de nuestro país que presentan suelos arenosos colapsables,

expansivos y de rellenos sueltos, etc., que deben ser estudiados convenientementepara utiliarlos como soporte en obras de ingeniería de poca o gran envergadura,

dado a que presentan problemas principalmente de deformaci!n 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 atenci!n también en

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

"ongresos #nternacionales y reuniones técnicas desde hace varias décadas, así como

en numerosas conferencias nacionales, lo que ha permitido adquirir algunos

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

producan da$os en las futuras obras de ingeniería que se construyan en el país.



%. COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DESALES:

1.1. Definición: &eneralmente son suelos de origen e!lico, cuya

estructura está ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa

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

estado metaestable o con estructura inestable, que generalmente se

presentan en áreas áridas.

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

fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes

asentamientos por la lixiviaci!n de dichos materiales.

1.2. Caracter!tica! "enera#e!: Los efectos de este colapso pueden

manifestarse en forma de asientos bruscos del terreno de carácter

centimétrico hasta decimétricos. (ás raramente puede darse asientos de

alg)n metro y en casos extraordinarios de decenas de metros.

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

modo localiado pueden alcanar una débil a moderada resistencia. #ncluso

pueden definir niveles de encostramiento que proporcionen valores

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

cemento interpartículas se disuelve y el suelo pierde la escasa capacidad

portante que tenía y colapsa. 'i además el suelo soporta la carga

correspondiente a una estructura el colapso se acent)a, y dicha estructura

tenderá a colapsar, a asentar bruscamente, produciendo importantes

patologías.

Las cimentaciones más recomendables sobre este tipo de suelos son las

cimentaciones profundas, que deben tender a sobrepasar los niveles

colapsables.



I#(en ;e e'%$# )*' en)#!e' %e+*$#)e' *$#-* +*$ ''%#n!#'=en%e: D-)e5 @1607 M#'B*'Be @1/

*na alternativa a esta tipología para casos de suelos con potencial bajo o

medio de colapso, puede ser la cimentaci!n mediante losa de suficiente

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

máximo posible con el fin de no concentrar tensiones, y +o trabajar a

tensiones lo más bajas posibles, cuidando en todos los casos al máximo la

posible afecci!n del agua al terreno sobre el que se dispone la cimentaci!n

saneamientos flexibles, colgados, realiaci!n de pruebas de saturaci!n, etc.-.

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

efecto del lavado de sus cementantes sales-, debido al reacomodo

de sus partículas.

"uando el material cementante constituye gran parte de la matri delsuelo, la lixiviaci!n también genera grandes reducciones de su volumen.



%./. C$#a%!a&i#i'a' 'e (n !(e#$ rece%t$r 'e car"a! en n(e!tr$%a!:

*na característica esencial de nuestros suelos colapsables es que

tienen una densidad baja y un grado de saturaci!n también bajo, todo pareceindicar que al disminuir el grado de saturaci!n la susceptibilidad al colapso

es mayor, esta es la ra!n por la que los problemas tienden a aparecer

con mayor frecuencia en las onas de fuerte desecaci!n, también exhiben

una cohesi!n temporal como resultado de la presencia de materiales

cementantes tales como el yeso y el carbonato de calcio. La cohesi!n

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

esfueros normales efectivos provienen de la presi!n de poro negativa que es

la succi!n en el suelo. En todo caso la condici!n de clima árido o de intensa

evaporaci!n superficial no es indispensable, ya que han ocurrido casos de

colapso cuando se humedecen suelos también en regiones no áridas. En

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

naturalea del electrolito que interviene en el fen!meno, son los que de una

forma u otra, afectan la matri succi!n del suelo diferencia entre la presi!n

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 esfuero

significativo aplicado.

Los mecanismos de colapso pueden variar en funci!n del contenido

mineral!gico de las partículas y de sus enlaces, del tipo de estructura, del tipo

de deposici!n del material, del contenido de humedad y otros factores de

naturalea electro0química.

En la mayoría 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 cementaci!n . En todos los casos, esta

cementaci!n era susceptible de ser disuelta cuando el suelo absorbía

agua. El mecanismo de colapso es l!gicamente un derrumbe de los granos



hacia los vacíos, precisamente cuando desaparece la cementaci!n entre

ellos.

.sí hemos detectado que los mecanismos de colapsos más

frecuentes en suelos granulares secos son la disoluci!n de la cementaci!npor sales solubles o la destrucci!n, de un ordenamiento paralelo de

agregados de arcilla residual que enlaaban a los granos. En

suelos granulares semisaturados es la pérdida de la resistencia al corte

temporal entre los granos dada por la tensi!n capilar negativa entre ellos. En

arcillas el mecanismo es la reorientaci!n de las partículas desde una

estructura floculada hacia formas más dispersas.

En nuestro país han ocurrido casos de fallas en suelos colapsablesque los hemos estudiado detenidamente en 1isco La 2oya , y

)ltimamente en 3entanilla entre otros numerosos, que nos han

permitido verificar algunos métodos simples de identificaci!n de estos

suelos, los mismos que se indican en la Ta&#a I y la )fi"(ra c$n

criteri$ 'e i'entificación 'e !(e#$! c$#a%!a&#e! )U.S.*.R.++,

estableciéndose además una comparaci!n entre la cantidad de sales

solubles en los suelos colapsables de 3entanilla, 1isco y La 2oya conla agresividad sulfática correspondiente, con el fin de probar que un suelo

altamente colapsable también puede presentar severa agresividad sulfática

al mismo tiempo que suelos con insignificantes cantidades de sales

solubles caso de 3entanilla-, 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 técnicamente llevadas a cabo se determin!

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

de origen coluvial de 3entanilla, se habían producido por graves defectos

constructivos tales como cimentaci!n sobre rellenos no compactos y

conexiones domiciliarias de servicios de agua y desag4e con graves



defectos de instalaci!n y calidad de sus materiales )fi"(ra 'e !a#e!

!$#(&#e! ,!. a"re!i,i'a' !(#f-tica en #$! !(e#$! c$#a%!a&#e! e!t('ia'$!+.

=($# con criterio deidentificaci!n de sueloscolapsables *.'.5.6.-



7igura de sales solubles vs.agresividad sulfática en los sueloscolapsables estudiados



%.8. anife!tación 'e %r$&#e/a! en e'ificaci$ne! !$&re !(e#$!

c$#a%!a&#e!:

"uando ocurre el colapso del suelo sobre el que se emplaa un edificio,

pueden producirse da$os en su estructura. Estos da$os se manifiestan de

modo semejante a los generados por asientos diferenciales

fundamentalmente grietas y+o fisuras a 89:-

E';e# de giroexperimentado por ;m!dulos de viviendas.

T+*)*(&# de lesiones entabiquesperpendiculares a

En algunos casos los colapsos pueden llegar a producir asientos del

terreno que se reflejan sobre infraestructuras superficiales líneas férreas,

autovías, etc.- de modo evidente, generando da$os importantes ver

fotografía siguiente.



1

=*%*($#&#: <eformaci!n envías a consecuencia deun colapso de suelo.Línea férrea

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

éste puede =tragarse> literalmente algunas construcciones ver la siguiente

fotografía



1

=*%*($#&#: "olapso delterreno y hundimiento delas viviendas existentes a

consecuencia del mismo



1

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?

@ue no se haya identificado previamente su existencia en el suelo que

servirá de apoyo a una estructura.

@ue se producan una serie de condiciones de contorno, que constituyan

el detonante y permitan el desarrollo del potencial colapso lo más habitual

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

jardines, etc.-

'istema constructivo no adecuado a las características del subsuelo de la

parcela saneamientos, drenaje o tipología de cimentaci!n inadecuados-

%.9. L$ca#i0ación naci$na#?

Estos se encuentran en las regiones áridas y semiáridas. Los

dep!sitos e!licos, coluviales, residuales, tufos volcánicos pueden

ser colapsables.

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

(oreno de "áceres.

En otros departamentos y de manera más predomínate a nivel nacional?

Are(i%a a3e! $(e"(a.

%.A. Ca!$ 'e fa##a! $c(rri'a! en e# %a!?



1

VISTA DE UN SUELO COLAPSA*LE EN LA 4O5A



DESLI6AIENTO PRODUCIDO POR EL COLAPSO DEL SUELO EN LA 4O5A

CANAL DE IRRIGACION LA CANO CRU6A SUELOS COLAPSA*LES PROTEGIDOCON GEOSINTETICOS



EDIFICACIONES VICTIAS DE SUELOS ARENOSOS COLAPSA*LES ENARE7UIPA

COLAPSO DE VIA CIENTADO SO*RE SUELOS ARENOSOS O7UEGUA



COLAPSO DE SUELO ARENOSO EN A4ES POR PRESENCIA DE AGUA



%.B. 8t$'$! 'e en!a9$! rea#i0a'$!?

1ara la evaluaci!n del potencial de colapso se procede de las dos formassiguientes?

En Ca/%$?

En!a9$ 'e Car"a Directa c$n Sat(raciónEn e# La&$rat$ri$:

En!a9$ 'e C$#a%!$

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

colapso unidimensional que se produce cuando se inunda un suelo

semisaturado.

'e define como colapso a la disminuci!n de altura que experimenta una

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

confinada lateralmente y sometida a una presi!n vertical constante, al ser

inundada.

"omo resultado del ensayo se determina el índice de colapso, que es el valor

del colapso determinado como el porcentaje de disminuci!n de altura que

experimenta la probeta al ser inundada, una ve alcanado el equilibrio bajo

la acci!n de la presi!n vertical seleccionada, con respecto a la altura de la

probeta en el momento de proceder a la inundaci!n.

Este procedimiento se puede utiliar para la determinaci!n de la magnitud del

colapso que se produce para una tensi!n vertical determinada, pero también

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

determinado como el porcentaje de disminuci!n de altura que experimenta la

probeta al ser inundada, una ve alcanado el equilibrio bajo la acci!n de la

presi!n vertical seleccionada, con respecto a la altura inicial de la probeta.



ENSA5O DE COLAPSO

EVALUACION DEL COLAPSO INSITU CON PRUE*A DE CARGA SATURADA

ENSA5O ESTATICO DE CARGA DIRECTA



1.;. SOLUCIONES PARA CIENTACIONES EN ESTOS SUELOS:

1ara que se desencadene el colapso de un suelo tienen que concurrir dos

circunstancias?

@ue el suelo tenga la potencialidad de colapso, determinada mediante los

ensayos y el reconocimiento geotécnico pertinente.

@ue se den las condiciones de contorno adecuadas, tales como cambios

de humedad, inundaci!n o concentraci!n de tensiones.

%.C.%.P$r tant$ %ara %re,enir#$ <a&r- (e:

6ealiar una identificaci!n geotécnica adecuada, que permita definir si

estamos o no en presencia de suelos colapsables. 1ara ello es preciso

disponer de un estudio geotécnico lo más completo posible, ya se trate de

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



(inimiar la posibilidad de que se desarrollen las condiciones de contorno

a las que antes hacíamos referencia.



doptar medidas constructivas acordes al riesgo que representa la

presencia del suelo colapsable saneamiento flexible y colgado, drenajes

adecuados, tipología de cimentaci!n adecuada, preferentemente

cimentaciones profundas ejecutadas sin agua de perforaci!n, que superenlos niveles colapsables y con consideraci!n de roamiento negativo,

acerados amplios, mejoras de terreno, etc.-

&eneraci!n del "olapso por 'aturaci!n

'aneamiento y drenaje proyectados.

#mpermeabiliaci!n de suelos.



Existencia de solados perimetrales

Evitar la proximidad de piscinas.

*so de geomembrana D<1E

Evitar la construcci!n de jardines, dise$ando jardineras.

Estabiliaci!n del terreno mediante procesos físicos o químicos.

"ompactaci!n <inámica.

écnicas de vibrosustituci!n con gravas.



#nyecciones de impregnaci!n, de compactaci!n, etc.

écnicas de vibraci!n por explosivos.



2

%.C.;.Re%aración 'e 'a=$!.

La técnica habitualmente empleada como recalce de estructuras de

edificaci!n con patologías desarrolladas a consecuencia de alg)n

fen!meno de colapsabilidad son los micropilotes. <adas lasparticularidades 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 perforaci!n.

L!gicamente en el desarrollo de las reparaciones de los da$os generados

por el colapso han de acometerse otras actuaciones específicas de la

magnitud y el alcance de dichos da$os, lo cual se determinará para cada

caso



2

COENTARIOS FINALES 5 CONCLUSIONES.

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

proyectistas y constructores en la posici!n de adversarios, entonces siempre

cualquier esfuero de soluci!n es orientado hacia la protecci!n de interesesecon!micos o prácticos lo que no siempre conduce a una buena determinaci!n de

las causas reales de la falla y menos a su adecuada soluci!n, más a)n cuando

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

orientando a la opini!n p)blica hacia causas o hechos que justifican una mala

ejecuci!n de la obra o que enmascaran vicios de construcci!n. Ftras veces las fallas

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

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

el antecedente para el dise$o y construcci!n de obras futuras similares,

aumentando enormemente la posibilidad de una repetici!n catastr!fica de errores

previos.

Los #ngenieros "iviles pueden prevenir las fallas que ocurren en las

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

puede comprender bajo qué circunstancias fallan los suelos permitiendo que se

desarrollen condiciones de riesgo que resultan muchas veces después encatástrofes, esto ha sido del suelo, sea colapsable, expansivo o de cualquier otra

tipo. odo esto requiere, además de hacer uso de la observaci!n y la comprobaci!n

de las predicciones, utiliando las experiencias pasadas y los métodos probados de

soluci!n que vienen a ser una necesidad en la práctica de la ingeniería del futuro,

dado a que los ingenieros civiles deben proyectar obras estables y econ!micas,

considerando las necesidades interactuantes del medio ambiente y los limitados

recursos econ!micos que disminuyen actualmente, todo lo cual impone a nuestra

profesi!n la obligaci!n de ejecutar buenos proyectos apoyados en estudios

técnicamente bien ejecutados, por profesionales id!neos y con la experiencia

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

diferentes re guiones del 1er).



*I*LIOGRAF>A

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6eglamento Gacional de Edificaciones 0 Gorma E09 ='uelos y "imentaciones>

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