SUELO REFORZADO METODOLOGAS DE CLCULOEquilibrio Limite-PlsticoLimitaciones en sus hiptesis fundamentales: Definicin de la superficie de deslizamiento; Caractersticas del suelo.

Elementos FinitosSolucin ms completa;Ms realista, pero... Se debe describir el problema de forma completa; Falta frecuente de datos; Complejidad de los algoritmos; Poco difundidos.Las metodologas de clculo adoptadas, en general, efectanla verificacin de estabilidad asumiendo varios tipos de superficies de rotura: planas, poligonales, circulares, etc.Si la superficie de falla cruza uno o ms refuerzos ubicados en diferentes niveles, se debe considerar la accin resistente proporcionada por cada refuerzo que depende de la capacidad de anclaje, la cual esten funcin a su longitud ms allde la superficie de rotura.Este valor deberser ms bajo que la mxima resistencia a la traccin del refuerzo utilizado para conformar el Suelo reforzado.

1 El anlisis de estabilidad es efectuadoconsiderando el equilibrio de la masa de suelo delineado por la superficie de falla, sujeta a las fuerzas circundantes;2 La resistencia al corte necesaria para el equilibrio y que acta a lo largo de la superficie de falla, es calculada mediante las ecuaciones de la esttica. El coeficiente de seguridad es implcitamente supuesto como un valor constante a lo largo de toda la superficie de falla;3 En la mayora de los casos el anlisis de estabilidad es efectuado considerando las condiciones de deformaciones planas;4Dado que el suelo puede no ser homogneo y tambin las condiciones de anlisis numricas pueden ser de difcil representacin, es prctica comn dividir la porcin de suelo sujeta a falla, en un nmero conveniente de franjas verticales llamadas dovelas.

ESTRUCTURAS DE CONTENCIN Puede definirse como estructura de contencin, a cualquier obra capaz de contener o soportar las presiones laterales (empujes de tierra) generadas por un talud vertical o prximo de la vertical. En el caso de un deslizamiento de tierra el muro ejerce una fuerza para contener la masa inestable y transmite esa fuerza hacia la cimentacin o zona de anclaje fuera de la masa susceptible de moverse. Para garantizar su estabilidad debe evitarse las deformaciones excesivas o movimientos de laestructura de contencin o del suelo a su alrededor.

TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIN MUROS MASIVOS RGIDOS MUROS MASIVOS FLEXIBLES SUELOS REFORZADOS ESTRUCTURAS ANCLADAS ESTRUCTURAS ENTERRADAS

MUROS MASIVOS RGIDOS:Estructuras rgidas, generalmente de concreto, las cuales no permiten deformaciones importantes. Se apoyan sobre suelos competentes.TIPOS:- Concreto armado - Concreto simple - Concreto ciclpeo

MUROS MASIVOS FLEXIBLESSe adaptan a los movimientos. Su efectividad depende de su peso y de la capacidad de soportar deformaciones importantes sin que se rompa su estructura.TIPOS:- Gaviones Cribas Llantas Empedrados

SUELOS REFORZADOSConstituido de la combinacin de dos materiales:- Suelo, con capacidad de resistencia a la compresin,- Elementos de refuerzo, generalmente geosintticos, con capacidad de resistencia a la traccin.TIPOS DE SUELOS REFORZADOS:- Refuerzo con tiras metlicas- Refuerzo con geotextiles- Refuerzo con mallas

ESTRUCTURAS ENTERRADASSon estructuras esbeltas, las cuales generalmentetrabajan empotradas en su extremo inferior.Internamente estn sometidas a esfuerzos de flexin ycortante.TIPOS:- Tablestacas - Pilas o caisons Pilotes - Muros pantalla

ESTRUCTURAS ANCLADASEn las estructuras ancladas generalmente se colocan varillas o tendones de acero en las perforaciones realizadas con taladro, posteriormente se inyectan con un cemento. Los anclajes pueden ser pretensados para colocar una carga sobre un bulbo cementado o pueden ser cementados simplemente sin colocarles carga activa.TIPOS:- Anclaje y pernos individuales - Muros anclados - Nailing (Rootpiles)

Seleccin del tipo de estructura de contencinFactores que deben tenerse en cuenta para seleccionar el tipode muro de contencin:a. Localizacin del muro de contencin propuesto, su posicin relativa con relacin a otras estructuras y la cantidad de espacio disponible.b. Altura de la estructura propuesta y topografa resultante.c. Condiciones del terreno y agua fretica.d. Cantidad de movimiento del terreno aceptable durante la construccin y la vida til de la estructura, y el efecto de este movimiento en muros vecinos, estructuras o servicios.e. Disponibilidad de materiales.f. Tiempo disponible para la construccin.g. Apariencia.h. Vida til y mantenimiento

Diseo de murosUn diseo adecuado para un muro de contencin debe considerarlos siguientes aspectos:a. Los componentes estructurales del muro deben ser capaces de resistir los esfuerzos de corte y momento internos generados por las presiones del suelo y dems cargas.b. El muro debe ser seguro contra un posible volcamiento.c. El muro debe ser seguro contra un desplazamiento lateral.d. Las presiones no deben sobrepasar la capacidad de soporte del piso de fundacin.e. Los asentamientos y distorsiones deben limitarse a valores tolerables.f. Debe impedirse la erosin del suelo por debajo y adelante del muro, bien sea por la presencia de cuerpos de agua o de la escorrenta de las lluvias.g. Debe eliminarse la posibilidad de presencia de presiones de agua detrs del muro.h. El muro debe ser estable a deslizamientos de todo tipo.

ProcedimientoEn el proceso de diseo del muro se debe proceder a:a. Escoger el tipo de muro a emplearse.b. Dibujar a escala la topografa en perfil de la seccin tpica del muro.c. Sobre la topografa dibujar un diagrama "tentativo" supuesto del posible muro.d. Conocidas las propiedades de resistencia del suelo y escogida la teora de presiones a emplearse, calcular las fuerzas activa y pasiva y su punto de aplicacin, de acuerdo al ngulo de friccin del suelo y la topografa arriba del muro. Para paredes posteriores inclinadas se recomienda en todos los casos calcular las presiones con la teora de Coulomb.

ENSAYO DE LA CONSOLIDACINLa prueba de Consolidacin Estndar consiste en comprimir verticalmente una muestra de suelo en estudio, confinndola en un anillo rgido. El suelo est sujeto a un esfuerzo en sus dos superficies planas; toda deformacin ocurre en el eje vertical, las deformaciones elstica y cortante son insignificantes debido a que toda la superficie de la muestra se carga y no permite deformacin lateral.Los esfuerzos se aplican siguiendo una secuencia de cargas normalizadas o establecidas previamente, las cuales estarn de acuerdo al nivel de cargas que el suelo en estudio soportar en el futuro. En todos los casos y para cada incremento de carga la muestra sufre una primera deformacin correspondiente al retraso hidrodinmico que se llama consolidacin primaria y tambin sufre una deformacin adicional debido a un fenmeno secundario.Tericamente es factible el fenmeno de consolidacin cuando la muestra esta saturada, sin embargo, en la prctica se admite que tambin se genera un proceso similar en masas de suelos que no estn 100% saturadas y por lo tanto, para estos casos se aplica tambin la teora de la consolidacin, teniendo presente que se trata slo de una interpretacin aproximada y que las conclusiones finales deben darse en base a las propiedades fsico-qumicas y lmites de consistencia, acompaadas de una buena descripcin de campo.

TEORA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIN VERTICALDeduccin de la ecuacin de comportamiento Considrese un depsito de suelo homogneo, saturado de longitud lateral infinita y sometido a una carga uniforme que aplicada en toda el rea superficial. El suelo reposa sobre una base impermeable y drena libremente por cara superior. La disipacin del exceso de presin de poros en cualquier punto solo se producir mediante el flujo del agua intersticial en sentido vertical ascendente hacia la superficie.

SUELOS PROBLEMTICOS SUELOS EXPANSIVOS SUELOS COLAPSABLES SUELOS DISPERSIVOS SUELOS ORGNICOS RELLENOS SANITARIOSEFECTOS LOCALES DE SITIO FENMENO DE LICUACIN DE SUELOS DENSIFICACIN DE SUELOS AMPLIFICACIN SSMICA DESLIZAMIENTOS INDUCIDOS POR SISMOS

SUELOS EXPANSIVOS Definicin: Son suelos que tienen la propiedad de contraerse o expandirse debido a cambios en su contenido de humedad. Este proceso involucra grandes cambios volumtricos generando esfuerzos considerables. Caractersticas de estos suelos: Son arcillas altamente plsticas y con alto contenido de montmorillonita en su composicin.a) Movimientos estacionales del terreno descubiertob) Movimiento estacionales debajo de un edificio, a partir de su construccin.Regin Norte y Nororiente. Piura. Paita. Talara. Chiclayo. Iquitos. Bagua. Regin Sur. Moquegua.MTODOS DE IDENTIFICACINEn el campo Caractersticas del terrn de suelo. Caractersticas del terreno. Clima. Mineraloga Ensayos de Laboratorio Ensayos de Expansin Libre Ensayos de Expansin ControladaALTERNATIVAS DE SOLUCIN Reemplazo de suelo. Cimentacin flotante. Pilotes excavados. Prehumedecimiento. Barreras de humedad verticales. Cortinas de inyeccin de una mezcla de limos y cenizas voltiles. Geomenbranas. Estabilizacin Qumica. Con cemento. Con cal. Con cenizas voltiles Componentes orgnicos (resinas).SUELOS COLAPSABLES 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, que generalmente se presentan en reas desrticas. . 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.Caractersticas de estos suelos: 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 del suelo, el proceso de lixiviacin tambin genera grandes reducciones de su volumen.LOCALIZACIN DE LOS SUELOS COLAPSABLES 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 a nivel Nacional: Arequipa, Majes, Moquegua.EVALUACIN DEL POTENCIAL DE COLAPSO En Campo: Ensayo de Carga Directa con Saturacin En el Laboratorio: Ensayo de ColapsoALTERNATIVAS DE SOLUCIN Generacin del Colapso por Saturacin Impermeabilizacin de suelos. 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.SUELOS ORGNICOS Y TURBAS Definicin: Son suelos que debido a su gran compresibidad y bajo esfuerzo cortarte conduce a serios problemas de inestabilidad y asentamientos. Caractersticas: - Altos contenidos de humedad. - Alta relacin de vacos. - Contenido de materia orgnica.MTODOS DE IDENTIFICACINVisual: Color negruzco. Alta plasticidad al tacto. Olor ftidoLaboratorio: Contenido de humedad Lmites de consistencia. Cantidad de materia orgnica. Ensayos de consolidacin.SUELOS DISPERSIVOSDefinicin Las arcillas dispersivas son aquellas que por la naturaleza de su mineraloga y la qumica del agua en los suelos, son susceptibles a la separacin de las partculas individuales y a la posterior erosin a travs de grietas en el suelo bajo la filtracin de flujos.CaractersticasEstas arcillas erosionan rpidamente en presencia del agua cuando las fuerzas repulsivas que actan entre las partculas de arcilla exceden a las fuerzas de atraccin (Van der Waals) de tal forma que las partculas son progresivamente separadas desde la superficie entrando a una suspensin coloidal. Por esta razn estas arcillas son llamados arcillas defloculadas, dispersivas o erodibles. Son suelos altamente erosivos a bajos gradientes hidrulicos del flujo del agua, e incluso en algunos casos en agua en reposo.Mtodos de Identificacin Los suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificacin visual del suelo o con un ndice de normas de laboratorio. Identificacin in situ: Fallas por tubificacin en pequeas presas. Las grietas en carreteras por accin de la erosin. La erosin tipo tnel a lo largo de las quebradas o las arcillas unidas en roca. La presencia de agua nublada en presas pequeas y charcos de agua luego de precipitaciones.ENSAYOS*Qumicos Proporcin de Absorcin de Sodio (SAR), y el Porcentaje Intercambiable de Sodio (ESP). Determinados por el anlisis qumico del agua de poros del suelo.*Crumb Test (USBR 5400-89)*Doble Hidrmetro (ASTM D 4221-90, USBR 5405-89)*Pinhole Test (ASTM D 4647-93, USBR 5410-89)Ensayo de CrumbEl ensayo de Emerson Crumb (Emerson,1967) fue desarrollado como un procedimiento simple para identificar el comportamiento dispersivo en campo. El ensayo consiste en colocar un terrn de suelo en agua y la dispersin es observada como el grado de turbidez del agua, con el siguiente parmetro: Grado 1: Ninguna reaccin Grado 2: Reaccin Ligera Grado 3: Reaccin Moderada Grado 4: Reaccin FuerteEnsayo del Doble HidrmetroEste ensayo consiste en realizar dos ensayos de Hidrmetro utilizando en uno de ellos dispersante y en el otro no.La interpretacin del porcentaje de dispersin esel siguiente: Menor de 30 es no dispersivo Entre 30 a 50 es intermedio Mayor que 50 es dispersivoEnsayo de PinholeFue desarrollado por Sherard (1976), con el propsito de tener una medida directa de la erodibilidad. Es as como un orificio de 1.0 mm de dimetro es perforado en el suelo a ser ensayado y a travs del cual se pasa agua bajo diferentes cargas y tiempos, simulando unafisura en el terrapln de una presa.

DENSIFICACIN DE SUELOS Definicin: Este fenmeno se produce por efecto del nreacomodo de las partculas de suelo, ocasionando de esta manera asentamientos en las estructuras. Caractersticas de suelos densificables: Suelo friccionante no cohesivo. Baja compacidad. Sin nivel fretico cercano. Suelos pobremente gradados.MTODOS DE IDENTIFICACIN Ensayos de campo: SPT, nos permite determinar si el suelo esta suelto, semicompacto o compacto. Densidad natural in situ y densidad relativa. Cono Peck. Mtodos geofsicos. Con equipos de penetracin ligera.MEJORAMIENTO DE SUELOS Compactacin dinmica. Tcnicas de vibroflotacin. Tcnicas de vibrosustitucin con grava Inyecciones de impregnacin, de compactacin, etc. Tcnicas de vibracin por medio de explosivos.Problemas de Deformaciones Planas Tpicos.

Relaciones esfuerzo-deformacin de materiales ideales a) elstico, b) plstico rgido, c) elastoplstico, d) elastoplstico con ablandamiento, e) relacin esfuerzo-deformacin tpica con un material real.

Esfuerzos causados por un Carga Puntual Boussinesq (1883) resolvi el problema de los esfuerzos producidos en cualquier punto de un medio homogneo, elstico e istropo como resultado de una carga puntual aplicada sobre la superficie de un semiespacio infinitamente grande. La solucin de Boussinesq para los esfuerzos normales en un punto A causado por la carga puntual P es

Esfuerzos Normales en A causados por una Carga Puntual

Donde:

Carga con Distribucin Triangular sobre una Franja Infinita

Clculo aproximado del incremento de esfuerzo verticalPara reas circulares o rectangulares uniformemente cargadas, puede hacerse un clculo aproximado del incremento de esfuerzo vertical total suponiendo que la carga aplicada se distribuye dentro de un cono truncado o una pirmide truncada formados por lados con pendiente de 2 en la vertical y 1 en la Horizontal, por ejemplo, si el rea cargada es un rectngulo de longitud L y ancho B, el incremento promedio en el esfuerzo vertical total a unaprofundidad z estar dado aproximadamente por

Cualquier rea cargada puede considerarse como un nmero discreto de subreas, que distribuyen una carga puntual aplicada sobre la superficie del terreno

ESTADO DE ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELO CRCULO DE MOHR

REPRESENTACIN DE ESFUERZOS MEDIANTE EL CRCULO DE MOHR

a) estado de esfuerzos en un punto. b) Diagrama de Mohr para el estado de esfuerzos en un punto.

Representacin de los esfuerzos mediante el crculo de Mohr.

El esfuerzo tangencial mximo en un punto, max es siempre igual a (1-3)/2; es decir, el esfuerzo tangencial mximo equivale al radio del crculo de Mohr. Este esfuerzo tangencial mximo se produce en planos que forman 45 con la direccin del esfuerzo principal mayor.

PROPIEDADES FSICAS DE SUELOS GRAVOSOS EN ESTADO NATURALLa densidad in-situ o la relacin de vacos dependen de la distribucin ytamao de las partculas de suelo. La densidad ser mayor cuandomayor sea el Coeficiente de Uniformidad: Uc El valor de (emax-emin) es normalmente 0.3-0.2, menor que en las arenas, indicando que un menor cambio en la relacin de vacos trae comoconsecuencia un cambio mayor en la densidad relativa Dr, y en otraspropiedades. Como en las arenas, Dr puede ser un importante ndice para evaluar laspropiedades de suelos gravosos. Tal como es las arenas, la estandarizacin de ensayos para la densidad mxima y mnima en gravas se est realizando en Japn para la evaluacin de la densidad relativa, obteniendo resultados confiables.ALGUNOS ANTECEDENTES DE LAS PROPIEDADES DE LOS SUELOS GRAVOSOSNormalmente son bien gradadas y densas. Los suelos gravosos densos sirven como estratos portantes para cimentaciones profundas y cimentaciones superficiales de estructuras importantes. Los suelos gravosos sueltos son suceptibles a la licuacin. El potencial de licuacin en suelos gravosos no est bien establecido en relacin con la resistencia a la penetracin. Los efectos de las partculas finas en suelos gravosos es vagamente comprendido.