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Patologías en suelos y cimentaciones y su relación con la estructura
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Patologías en Suelos y
Cimentaciones
Y su relación con la estructura
Sofía Pérez-priego
Emmanuel García
Conocimiento del Suelo
El desarrollo de un proyecto debe de contar con los argumentos básicos que lo justifiquen, como son: ● Adecuada Planeación ● Factibilidad técnica y económica
La eficiencia y bondad de un proyecto dependen de la calidad de los estudios realizados previamente y de su correcta interpretación.
Conocimiento del Suelo
TODAS las obras de la ingeniería civil SON CONSTRUIDAS sobre el SUELO, por lo cual es necesario poder IMAGINAR y PREDECIR el comportamiento de los suelos, los mecanismos de falla y movimientos esperados para poder DISEÑAR conforme a la NATURALEZA del suelo.
Conocimiento del Suelo
La geotecnia desempeña un papel fundamental en la información necesaria para el diseño.Siendo los estudios proporcionales a la magnitud del proyecto.
PROYECTO
ASESORÍA
OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
CONSTRUCCIÓNESTUDIOS
Conocimiento del Suelo
Nivel de Calidad en la obra● Normas y especificaciones ● Individuo que supervisa el control de
calidad
Conocimiento del Suelo
“Recimentar es corregir lo que se hizo mal desde el principio” -Arthur Casagrande“En la mayoría de los casos esto ocurre como consecuencia de la insuficiencia en la información sobre las características del subsuelo del sitio, así como los cambios que el hombre le induce.” -Enrique Santoyo
Conocimiento del Suelo
Conocimiento del SueloMétodos de Estudio:
Conocimeinto del Suelo
Métodos de Estudio:
Patologías
● Arcillas expansivas○ Expansión○ Contracción
■ Asentamiento Diferencial■ Hundimiento Regional
● Inestabilidad de Taludes● Falla por Cortante
Arcillas Expansivas
Debido al arreglo molecular laminar de las arcillas estas tienen la capacidad de almacenar grandes porcentajes de agua.
Arcillas Expansivas - Expansión
● ExpansiónAl incrementarse el porcentaje de agua en las arcillas, el volumen de estas crece, generando expansiones en la superficie del suelo.
Arcillas Expansivas - Expansión
Causas-Cambios estacionales-Cambio en el NAF-Fugas en la tubería
Arcillas Expansivas - Expansión
Arcillas Expansivas - Expansión
Síntomas
○ Pérdida de la verticalidad○ Deformaciones diferenciales
Arcillas Expansivas - Expansión
Arcillas Expansivas - Expansión
Prevención● Mejoramiento del suelo● Control de expansión y Diseño para
desplazamientos● Control de Humedad
Arcillas Expansivas - Expansión
Mitigación● Debe ubicarse la fuente de humedad, para
esto pueden usarse taladros manuales. Las muestras se clasifican según su humedad.
● Levantamiento de grietas
Arcillas Expansivas - Expansión
Arcillas Expansivas - Expansión
Posibles método de corrección:● Barreras● Estabilización con aceite Sulfonado● Inyección de agua para dar homogeneidad al terreno● Inyección de resinas epóxicas en grietas● Refuerzo de estructura
Arcillas Expansivas - Expansión
Barreras e inyección de aceite sulfonado (en este caso 0.3 litros por inyección a una profundidad de 0.80 m)
Arcillas Expansivas - Contracción
● Contracción○ Asentamiento
diferencial○ Hundimiento regional
Al disminuir el porcentaje de agua en las arcillas, el volumen decrece generando un asentamiento del suelo.
Arcillas Expansivas - Contracción
❖ Asentamiento Diferencial● Causas
○ ConsolidaciónPérdida de porcentaje de agua en las arcillas debido a la expulsión de agua provocada por peso de la estructura.
Arcillas Expansivas - Contracción
❖ Asentamiento Diferencial
● Causas○ La pérdida de agua
también puede ocurrir por extracción de agua.
Arcillas Expansivas - Contracción
● Causas○ Compresibilidad DesigualDebido a la poca homogeneidad de los suelos. Los asentamientos generalmente se dan a diferentes tasas en un mismo terreno. Lo cual provoca deformaciones y desplazamientos diferenciales en los elementos.
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
● Síntomas❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
● Síntomas❖ Asentamiento Diferencial
○ Pérdida de la verticalidad○ Deformaciones diferenciales
Arcillas Expansivas - Contracción
Prevención● Mejoramiento del suelo● Control de expansión y Diseño para
desplazamientos diferenciales● Control de Humedad
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
Mitigación● Renivelación:
○ Perforaciones de pequeño diámetro, las cuales hacen descender la parte que ha quedado más alta.
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
Mitigación● Micropilotes:
○ Trabajan a fricción○ Hincados a percusión○ Se busca un asentamiento
uniforme de la estructura
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
Mitigación● Pilote de control:
○ Sigue las deformaciones de la superficie del suelo■ Deformabilidad de las
celdas de madera○ Requieren de
mantenimiento ○
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
Mitigación● Jet Grounting:
○ Inyección de cemento o mortero a grandes presiones
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
Mitigación● Resinas Expansivas:
○ Inyección de resinas expansivas en el suelo
○ La expansión de las resinas no cesa hasta que el suelo es tan compacto que no permite mayor expansión.
❖ Asentamiento Diferencial
Arcillas Expansivas - Contracción
● Causas○ Consolidación○ Extracción de Agua
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● Síntomas○ Deformaciones diferenciales○ Pérdida de la verticalidad
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● El caso de la Cd. de México○ 1600 pozos profundos en operación, logrando una
extracción de agua de 76.6 m3/s○ Bombeo en sótanos y las líneas del metro○ Desde 1856 se ha hundido casi 9 m ○ Las consolidaciones llegan hasta los 80 m de profundidad○ Zonas de mayor hudimiento:
■ Peñón de Marquez 40cm/año■ Coapa y Ecatepec 20 cm/año■ Chalco 30 cm/año
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● El caso de la Cd. de México
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● El caso de la Cd. de México○ Ángel de la
Independencia en 1950
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● El caso de la Cd. de México○ Ángel de la
Independencia actualmente
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● Prevención○ Diseño para desplazamientos diferenciales
❖ Hundimiento Regional
Arcillas Expansivas - Contracción
● Mitigación○ Subexcavación○ Se hacen descender las zonas mediante
perforaciones de pequeño diámetro● Incrementar la presión hidrostática del acuífero
○ Inyectando agua a alta presión ● Agregar elementos de cimentación profunda
○ Pilotes o Pilas
❖ Hundimiento Regional
Inestabilidad de Taludes
Los taludes son la inclinación de un terreno, creado de manera natural o artificial, los cuales mantienen una misma forma debido a fuerzas gravitacionales y, en algunos casos, de cohesión del suelo.La carga que estos pueden soportar depende del esfuerzo al que están sometidos, la inclinación y a las características del que están compuestos.
Inestabilidad de Taludes
Inestabilidad de Taludes
Las causas de la inestabilidad de taludes pueden ser externas o internas:● Inestabilidad del suelo● Meteorización● Cambios en el nivel de agua freática● Erosión● Obras civiles● Carga sobre el suelo
Inestabilidad de Taludes
● Síntomas○ Filtraciones o saturación del suelo en zonas que normalmente no
están húmedas○ Grietas en el terreno, pisos y muros○ Desplazamientos
Inestabilidad de Taludes
● Prevención○ Conocer los antecedentes de los terrenos en los alrededores○ Vigilar el drenaje de los taludes○ Realizar un estudio del terreno apropiado que pueda detallar las
condiciones del suelo.○ Mantener la vegetación del sitio
Inestabilidad de Taludes
● Mitigación○ Análisis del sitio
■ Estudio geotécnico■ Conocer la velocidad y
dirección del movimiento
Inestabilidad de Taludes
● Mitigación○ Modificación de geometría del talud○ Drenajes○ Aumento en la resistencia del terreno○ Elementos o muros de contención○ Evitar la zona de movimientos
Inestabilidad de Taludes
Modificación de la geometría del talud
● Disminuir la inclinación del talud● Eliminar peso de la cabecera del talud● Incrementar peso al pie del talud● “Escalonar” el talud
Inestabilidad de Taludes
Inestabilidad de Taludes
Drenaje● Superficial: Zanjas de drenaje y canalizaciones. Son medidas
preventivas más que estabilizadoras● Profundo: Drenes horizontales, pozos, galerías de drenaje
Inestabilidad de Taludes
Estructuras resistentes● Pilas y pilotes● Anclajes
Inestabilidad de Taludes
Muros y elementos de contención● Muros de gaviones● Muros pantalla● Tierra armada● Muros anclados
Falla por cortante
Esta falla ocurre cuando el peso sobre el suelo excede a la capacidad portante del mismo. La capacidad del suelo depende de sus propiedades mecánicas como cohesión y fricción, de la humedad y nivel freático y del esfuerzo al que está sometido.
Falla por cortante
● Causas○ Estudio de mecánica de suelos insuficiente○ Cambios en la humedad del suelo○ Aumento del peso o modificaciones a la
estructura
Falla por cortante
● SíntomasLa falla por corte general, se caracteriza por la existencia, dentro del terreno, de una superficie de deslizamiento continuo, que se indica desde el borde de la cimentación hasta la superficie del terreno.Bufamiento del suelo a los lados de la cimentación, presentándose compresiones verticales fuertes debajo de ella, las superficies de deslizamiento terminan en algún punto dentro de la misma masa de suelo.
Falla por cortante
● PrevenciónLa única forma de prevenir esta falla es un buen estudio de mecánica de suelos y una estructura apropiada.
Falla por cortante
● MitigaciónModificar la cimentación aumentando su área o con elementos estructurales auxiliares como pilotes.
Accidentes
● Licuación de Suelos● Colapso de oquedades● Sismos● Socavación● Remoción de masa
Licuación de Suelos
● Arenas● Saturadas● Sismo
○ https://www.youtube.com/watch?v=EK7u_wQHD7A
Colapso de Oquedades
Sismo
Socavación
Remoción de Masa● https://youtu.be/R__3DYQCVnA● https://www.youtube.com/watch?
t=35&v=CUXhjPkGBtU
Referencias
● Santoyo, Enrique. Recimentación y renivelación de estructuras y monumentos. TGC:1999, México.
● La catedral metropolitana y el sagrario de la Ciudad de México. SEDESOL: 1992, México.
● VIII Reunión Nacional de Mecanica de Suelos. Sociedad Mexicana de Mecanica de suelos:1976, México
● Saca, Lorena. La geología y la ingeniería civil. Tesis ITESO: 1999, México.● Gozales Vallejo, Luis. Ingenieria Geologica. Person: 2004, USA.