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CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS COMPACTADOS INGENIERIA DE CIMENTACIONES

CATEDRA ING. GUSTAVO ADOLFO AYBAR ARRIOLA 2013

1.- EVOLUCION HISTORICA Las estructuras apoyadas sobre rellenos compactados sufrían grandes asentamientos diferenciales y grandes agrietamientos. En consecuencia, producía prolongar las zapatas, pilotes o pilas a través de los rellenos penetrando en el terreno natural hasta encontrar el apoyo adecuado En la actualidad se construyen muchos terraplenes utilizando relleno compactado, sobre el terreno natural de cual primero se quitan los materiales superficiales débiles y compresivos.

Estos terraplenes pueden constituir un mejor apoyo para las estructuras que los depósitos naturales, y se usan en gran escala en la construcción de fraccionamientos, áreas industriales y residenciales y en suelos en los que podía haberse presentado grandes asentamientos, donde se sujetan a tratamientos especiales para reducir su compresibilidad y se dejan debajo de los rellenos.

2.- CONSIDERACIONES PARA EL PROYECTO

Antes de construir el propio edificio se eleva la rasante de toda el área varios metros como un terraplén compactado. Se construye un terraplén adicional para soportar el piso situado a 1.50 m arriba del nivel del terreno circundante. Las columnas se desplantan sobre zapatas apoyadas en el relleno. En estas condiciones, el relleno es el apoyo local inmediato para las zapatas de cimentación, muros de contención y pisos del edificio.

El proyecto de una estructura apoyada, ha de contemplar dos etapas: Primera etapa: - Determinar si el peso del terraplén del edificio producirá asentamientos excesivos a gran profundidad. Si este es el caso, deberán tomarse medidas para evitar el asentamiento o sus consecuencias, o inclusive, puede considerarse que el lugar no sirve para el objetivo planeado. - Solamente en el caso de que las consecuencias sean perjudiciales del asentamiento a gran profundidad puedan aceptarse o eliminarse, así deben pasar a la segunda etapa del proyecto.

Segunda etapa: - El asentamiento de los materiales blandos inferiores, puede entonces ignorarse, y a las cimentaciones se les dará de acuerdo con las características del relleno, considerando debidamente la resistencia del suelo que esta debajo del terraplén.

3.-ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACION DE SUELOS SUBYACENTES Si el material compresible tiene relativamente poco espesor y esta situado inmediatamente debajo de la superficie original del terreno, en algunos casos puede quitarse económicamente, excavándolo. Si además es muy débil, en ocasiones puede desalojarse haciendo avanzar el relleno en una sola dirección, desplazando el material en una ola de lodo en el frente y lados de la obra.

Si el asentamiento posterior a la construcción va a ser excesivo la parte superior del terraplén puede dejarse provisionalmente más alta que la rasante final. El peso del terraplén adicional llamado sobrecarga aumenta la rapidez y la magnitud del asentamiento del depósito compresible. Cuando el asentamiento llega a ser igual al que se produciría finalmente en el depósito inferior con el terraplén normal mas el peso del edificio ocupado puede quitarse la sobrecarga. De esta manera, puede acelerarse el asentamiento de la construcción, mientras que el asentamiento restante durante la vida de la estructura puede reducirse mucho, o casi eliminarse. Como la función de la sobrecarga es solamente proporcionar peso, la compactación de la sobrecarga es innecesaria, excepto en la porción que vaya a quedar debajo de la rasante final.

Las predicciones de la rapidez del asentamiento de un deposito compresible bajo de la influencia de una sobrecarga probablemente sean inseguras, debido principalmente a la dificultad para apreciar la longitud de las trayectoria de drenaje que seguirá el agua al escaparse, y se usan drenes de arena, por las diferencias entre los coeficientes de consolidación vertical y horizontal. Para asegurarse de que el tiempo requerido para la consolidación no es demasiado corto ni innecesariamente largo, se acostumbra hacer observaciones de control siguiente figura.

Se instalan bancos para medir asentamiento en la base del terraplén y se observan periódicamente durante y después del relleno. Común mente se instalan piezómetros (ver figura superior) a diferentes profundidades en el suelo compresible, para observar el exceso de presión intersticial producida por el terraplén, y la rapidez con la que se disipa. Si el terraplén es de extensión limitada, también se colocan referencial al pie de sus taludes para conocer sus los movimientos laterales o bufamientos que indiquen la falla del material blando que esta bajo el peso de la sobrecarga.

4.-COLOCACION Y COMPACTACION DE RELLENOS Las técnicas modernas para colocación de terraplenes sugieren construirlos en capas, usualmente no más gruesas de 30 cm., después de compactadas y en el empleo del equipo de compactación adecuado al tipo de suelo. La humedad de colocación debe tener al óptimo correspondiente al tipo de suelo y procedimiento de compactación que este usando. Cuando resulte practico, el tendido y compactación del terraplén debe hacerse cuando el área se encuentre libre de obstáculos como zapatas de cimentación, instalaciones y otras contracciones. El relleno se distribuye normalmente como camellones, que se extienden con bulldozers o motoconformadoras, se compactan con equipos tirados por tractores.

5.-CONTROL DE COMPACTACION Se sigue uno de dos procedimientos para la compactación, las circunstancias indican cual de las dos deberá emplearse en cada obra en particular. Primer procedimiento: - Si los materiales que deben usarse para los relleno han sido escogidos y estudiados por el ingenieros - El ingeniero puede preferir especificar los detalles del procedimiento de construcción, la humedad, espesor de las capas, tipo de equipos y numero de pasadas. - Entonces, el control consiste principalmente en hacer que se cumpla con el procedimiento y en asegurarse en que el terraplén adquiera las propiedades provistas por el proyecto. Si el inspector juzga que debe hacerse algún cambio como cuando se necesitan pasadas adicionales y se paga al contratista correspondiente.

Segundo procedimiento: - En muchas obras pequeñas no se conoce el banco de donde se extrae el relleno, ni el tipo de compactación, antes de efectuar el contrato.

- El procedimiento de control de campo consiste en determinar la curva humedad – peso volumétrico seco correspondiente a la prueba proctor estándar para cada tipo de material de relleno y ejecutar pruebas de control de campo para determinar su humedad de compactación estaba dentro del intervalo especificado y si se obtuvo el peso volumétrico señalado.

6.-DETERMINACION DE LAS DIMENSIONES Y DETALLES DE LOS ELEMENTOS DE LA CIMENTACION El piso puede estar sujeto a cargas distribuidas concentradas o cargas concentradas de las ruedas de las carretillas elevadoras. Por otra parte, si la estructura tienen solamente un piso, las zapatas soportan columnas sujetas a poco mas que el peso del techo y posiblemente, a cargas ocasionales de nieve. Así, el piso puede considerarse el elemento de carga principal. Como alternativa, la losa de piso puede colocarse directamente en el lecho superior de la zapata.

Las zapatas desplantadas a varios metros abajo del nivel del suelo, requieren la compactación de los rellenos que queden debajo del piso. En este último caso, el grado de compactación obtenido arriba de la zapata suele diferir del obtenido en el terreno adyacente especialmente cerca de las columnas, por lo que es difícil de evitar el agrietamiento de piso; en consecuencia, son preferibles las disposiciones mostradas en las dos primeras figuras. Por su puesto, las zapatas exteriores deben llevarse a un nivel inferior al de congelación y no podrá evitarse de la colocación del piso adyacente sobre relleno. El relleno requiere una cuidadosa compactación para dar el soporte adecuado para la losa del piso cercano al muro exterior.