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“Año de la Lucha contra la Corrupción e Impunidad.”

Ingeniería de cimentaciones – Ing. Daniel Pérez Castañón

La ”

“UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI”

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL



DOCENTE

:

ING. DANIEL PEREZ CASTAÑON

 TEMA : “ENSAYOS DE LABORATORIO PARA SUELOS COLAPSABLES Y EXPANSIVOS – ESTABILIZACION QUIMICA EN ESTE TIPO DE SUELOS” 

INTEGRANTES : GRUPO 7 - DÁVILA BOCANEGRA CIRO - GONZÁLES BARDALES KEYTH LEROY - JAPA QUISPE ROGER EFRAIN - RIOS PRADO LUIS ALEXANDER - RUIZ AYALA MIGUEL HUMBERTO

INGENIERÍA CIVIL

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Ingeniería de cimentaciones – Ing. Daniel Pérez Castañón

ÍNDICE “IDENTIFICACIÓN DE SUELOS COLAPSABLES Y EXPANSIVOS” ..................................... 5 SUELOS COLAPSABLES: ..................................................................................................... 5

1.

1.1

Tipos de suelos Colapsables .......................................................................................... 7

1.2

METODO PARA IDENTIFICAR UN SUELO COLAPSABLE: ................................. 12

1.2.1

METODO DE KNIGHT: ......................................................................................... 12

1.2.2

METODO DE GIBBS: ............................................................................................ 12

1.2.3 En la Norma E.050 del RNE peruana para la identificación y evaluación de potencial de suelos colapsables se realizan ciertos estudios obligados a continuación: 13 SUELOS EXPANSIVOS: ....................................................................................................... 15

2.

2.1

Identificación del suelo expansivo: .............................................................................. 15 MÉTODOS INDIRECTOS PARA ESTIMAR LA EXPANSIVIDAD DE UN SUELO . 17

2.2 a.

Ensayo de Difracción de Rayos X............................................................................ 18

b.

Ensayo de Plasticidad................................................................................................. 18

c.

Ensayo de Contenidos de Humedad ....................................................................... 19

d.

Granulometría ............................................................................................................... 20

e.

Métodos del tamizado. ................................................................................................ 20

ESTABILIZACIÓN QUÍMICA ............................................................................................... 21

3. a.

Estabilización con Cal ........................................................................................................ 22

b.

Estabilización con Cemento.............................................................................................. 24

“CONCLUSION” ............................................................................................................................. 30 “BIBLIOGRAFIA” ............................................................................................................................ 31

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DEDICADO: A NUESTRO SEÑOR JESUCRISTO por ser mi guía y ayuda idónea para superar todas las adversidades presentes en mi vida.

A mis padres por ser ejemplos constantes de dedicación, amor, unión y fe, fueron el pilar fundamental en mi formación y educación, por su amor y su apoyo incondicional durante mi preparación

profesional

a

pesar

de

las

dificultades.

Al ingeniero Daniel Pérez Castañón por sus constantes enseñanzas y sus palabras de superación.

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INTRODUCCIÓN En muchas áreas del Perú (en la costa peruana, por ejemplo) y en otras partes del mundo, determinados suelos hacen que la construcción de cimentaciones sea extremadamente difícil. Por ejemplo, los suelos expansivos o colapsables (colapsibles) pueden causar grandes movimientos diferenciales en estructuras como resultado de un excesivo levantamiento o asentamiento. También se originan problemas similares cuando las cimentaciones se construyen sobre rellenos sanitarios. Los ingenieros de cimentaciones deben poder identificar los suelos difíciles cuando los encuentren en el campo. Si bien no todos los problemas ocasionados por todos los suelos se pueden resolver, se pueden tomar medidas preventivas para reducir la posibilidad de daño a estructuras construidas sobre ellas. En este capítulo se destacan las propiedades fundamentales de tres condiciones de suelos importantes: suelos colapsables, suelos expansivos y rellenos sanitarios, y los métodos para una construcción cuidadosa de cimentaciones. La incidencia del comportamiento de los materiales expansivos en los daños experimentados por las estructuras no fue identificada por los especialistas en el estudio de suelos y fundaciones como una de las causas fundamentales de esos daños, prácticamente hasta fines de 1930. A partir de allí se comienza a reconocer que muchas de las patologías de las estructuras, que eran atribuidas a asentamientos del suelo u otros problemas, se debían en realidad a un fenómeno de hinchamiento el tema ha interesado en forma creciente a los especialistas en suelos y construcciones. Se estima que las pérdidas anuales a nivel mundial por daños en las construcciones sobre los suelos expansivos superan los dos billones de dólares. El interés en estos suelos ha llevado a la constitución, dentro de la Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones de un Comité Técnico para suelos expansivos, con la finalidad de impulsar estudios específicos en esta área, así como a la realización periódica de conferencias internacionales sobre la problemática de los suelos expansivos. En nuestro país el tema ha merecido permanentemente la preocupación de arquitectos e ingenieros ya que muchos daños causados en obras de arquitectura (sobre todo en viviendas económicas, que son las más afectadas por este fenómeno) y de ingeniería civil (carreteras, canalizaciones, etc.), se sospecha que han sido originadas en problemas de expansión de suelos en los que se apoyan.

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“IDENTIFICACIÓN DE SUELOS COLAPSABLES Y EXPANSIVOS” 1. SUELOS COLAPSABLES: Definición según la Norma 0.50 Suelos y Cimentaciones Son suelos que cambian violentamente de volumen por la acción combinada o individual de las siguientes acciones: a) al ser sometidos a un incremento de carga. b) al humedecerse o saturarse. El colapso se define como a cualquier disminución rápida de volumen del suelo, producida por el aumento de cualquiera de los siguientes factores: -

Contenido de Humedad (w) Grado de saturación (Sr) Tensión media actuante (τ) Tensión de corte (σ) Presión de poros (u)

Definición General Los suelos colapsables, que en ocasiones se denominan suelos colapsables o suelos metaestables, son suelos no saturados que experimentan un gran cambio de volumen al saturarse. El cambio puede o no ser el resultado de la aplicación de una carga adicional. Las cimentaciones que se construyen sobre esos suelos pueden experimentar un asentamiento grande y repentino si el suelo abajo de ellos se satura con un suministro no anticipado de humedad. La humedad puede provenir de cualquiera de las siguientes fuentes:

   

Tuberías de agua rotas Drenaje con fugas Drenaje de depósitos y albercas Incremento lento del nivel freático

Este tipo de asentamiento causa por lo general un daño estructural considerable. De aquí que la identificación de los suelos colapsables durante la exploración de campo es muy importante. La mayoría de los suelos colapsables de origen natural son eólicos, es decir, arenas o limos depositados por el viento, como los loess, las playas eólicas y los depósitos de polvo volcánico. Los depósitos tienen relaciones de vacíos altas y pesos 5

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específicos bajos y sin cohesión o con poca cohesión. Los depósitos de loess tienen partículas de tamaño de limo. Muchos suelos colapsables pueden ser suelos residuales que son productos del intemperismo de rocas madre. El intemperismo produce suelos con un intervalo amplio de distribución granulométrica. Los materiales solubles y coloidales se lixivian por el intemperismo, lo que resulta en relaciones de vacíos grandes y, por consiguiente, en estructuras inestables.

NATURALEZA Formación microscópica de suelos colapsables

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1.1 Tipos de suelos Colapsables

 Suelos Aluviales y coluviales: Depositados en ambientes Semidesérticos por flujos más o menos torrenciales.

 Suelos Eólicos: Depositados por el viento, son arena y limos arenosos con escaso cemento arcilloso en una estructura suelta o inestable.

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 Cenizas Volcánicas: Provenientes de cenizas arrojadas al aire por actividad volcánica explosiva.

 Suelos Residuales: Derivados de la descomposición in-situ de minerales de ciertas rocas, son luego lixiviados por el agua y pierden su cemento.

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CLASIFICACIÓN A LOS SUELOS COLAPSABLES  Grupo 1: Suelos en los que tiene lugar un rápido cambio de la relación entre presiones efectivas y las deformaciones sin que se alcance la resistencia última del material. De acuerdo con esto la causa del colapso es únicamente el cambio de las presiones efectivas.

 Grupo 2: Suelos en los que, sin la presencia o cambio de las condiciones que producen el colapso, no hay cambio abrupto en la relación presióndeformación. Tal es el caso de los loess y algunas arcillas que contienen sulfatos.

CAUSAS QUE GENERARÍAN DICHO COMPORTAMIENTO: – Estructura parcialmente saturada potencialmente inestable. – Una componente de esfuerzo aplicado o existente, lo suficientemente alta para desarrollar una condición metaestable. – Un ligante resistente o un agente cementante para estabilizar contactos intergranulares, el cual se reduce por remojo ocasionando el colapso. La mayoría de suelos colapsables involucra la acción de partículas arcillosas en los enlaces entre los granos gruesos de arena. -Agentes cementantes tales como: óxido de hierro, carbonato de calcio, o la soldadura de granos en contacto, proporcionan esfuerzos resistentes para muchos suelos colapsables. La acción de este cementante es frecuentemente el agente principal de colapso en loess. El grado al cual el agente cementante pierde su efectividad depende del grado de contaminación, del ingreso del agua y del grado de disolución del agente cementante involucrado. – Un incremento en la carga podría aumentar este efecto; también una elevación en la presión sobre el suelo incrementaría el grado de disolución, el cual podría producir un incremento retardado en la consolidación. Sin embargo, cualquiera que sea la base física del esfuerzo ligante, todos los suelos colapsables son debilitados por la adición de agua. – Baja plasticidad (poca actividad electroquímica). – Bajo grado de saturación (tensión capilar). – Muy bajo peso unitario seco (alta relación de vacíos). – El agua rompe los puentes cementantes entre partículas. – Las partículas caen a una posición más estables. 9

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EL FENÓMENO DEL COLAPSO PUEDE SER INTREPRETADO COMO: -

-

Una eliminación de las fuerzas capilares, al generar presiones efectivas adicionales entre granos, permitían el desarrollo de ciertas resistencias al corte entre los mismos. Una disminución de la resistencia al corte en las pequeñas partículas que actuaban de vínculo. Una disminución o eliminación de la cementación entre granos prevista por sales solubles. Los daños que originan los suelos colapsables, es originando por inestabilidad en el terreno provocando hundimientos y creando grietas de mayor consideración generando pérdidas estructurales en su mayoría.

RECONOCIMIENTO IN SITU Un ingeniero debe saber identificar fácilmente los suelos que pudieran colapsar y determinar la cantidad de colapso que puede ocurrir. Los depósitos de suelos más probables a colapsar son: a) Terraplenes o rellenos sueltos. b) Arenas alteradas transportadas por el viento. c) Lavado de colinas de consistencia suelta. d) Granito descompuesto u otra roca ígnea ácida. 10

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Identificación de suelos colapsables -

Los suelos colapsables reducen su volumen cuando aumenta su humedad. La manifestación exterior puede ser similar. El límite líquido permite distinguirlos. Expansivo LL>50, wsat