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• Caleb Nuñez

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Asignatura:

INGENIERÍA CIMENTACIONES Tema:

SUELOS EXPANSIVOS - CIMENTACIONES DE SUELOS REFORZADOS SECCIÓN:

70K

INTEGRANTE: VILA ZAPATA HUGO LEONARDO PROFESOR: ING. HUGO SALAZAR C.

LIMA, PERÚ 2016

ÍNDICE FORMAS DE IDENTIFICAR SUELOS EXPANSIVOS CLASIFICACIONES INDIRECTAS TIPOS DE ENSAYO PARA SUELOS EXPANSIVOS 1.

ENSAYO INCHAMIENTO DE LAMBE (UNE 103600:1996)

2.

ENSAYO EN EDOMETRO4

3.

ENSAYO DE INUNDACION BAJO CARGAR4

DISTRIBUCIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS EN EL PERÚ. TIPOS DE SUELOS REFORZADOS GEOTEXTIL 1.

Geotextil Tejido

2.

Geomallas

3.

Geomallas

4.

Geomalla Biaxial

Función de refuerzo

SUELOS EXPANSIVOS Los suelos expansivos son aquellos que presentan expansiones o contracciones, cambios de volumen cuando varia el contenido de humedad. Los materiales de arcilla debido a su capacidad en su estructura de absorber una gran cantidad de agua y retenerla, el agua produce el incremento del volumen en el suelo y también una drástica reducción del volumen cuando el agua que retenía se seca.

Los suelos expansivos resultan ser un gran problema para la construcción, porque los incrementos del volumen no se presentan de una manera uniforme, sino todo lo contrario al producirse incrementos en distintas zonas y al momento de contraerse generan asentamientos, que pueden dañar severamente las estructuras.

Una de las causas por las que se presentan los suelos expansivos son las condiciones climáticas, que influyen de manera directa al comportamiento de estos suelos. Una expansión se genera debido al agua, por lo que es más propenso a encontrar suelos expansivos en áreas donde las lluvias sean moderadas y frecuentes. Otro factor importante es la presencia de aguas subterráneas que se filtran de la superficie.

FORMAS DE IDENTIFICAR SUELOS EXPANSIVOS Los suelos expansivos características.  



se

pueden

identificar

visualmente

por

varias

Alta plasticidad; si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe a la expansión y contracción constante que sufre la superficie de estos suelos cuando hay variación de la humedad. La identificación mineralógica; es uno de las principales formas usadas para ubicar suelos expansivos, los métodos más recomendados para la identificación mineralógica son: o Difracción de rayos x o Análisis térmico diferencial o Análisis químico o Absorción de tinte La microscopía electrónica, consisten en detectar la presencia de minerales arcillosos, que pueden resultar ser expansivos. Sin embargo,

esta forma de identificación no es muy útil para la práctica de ingeniería ya que pueden llegar a ser muy costosos y requiere un amplio conocimiento. Otra forma es la determinación de propiedades básicas del suelo. Las propiedades que se busca obtener son: 

 

Limite líquido y plástico o Límite líquido: “es el límite entre los estados semi líquido y plástico”, según Atterberg. o Límite plástico: “es el límite entre los estados plástico y semisólido”, según Atterberg. Contenido de coloides Expansión libre del suelo

Al identificar los diferentes métodos indirectos que consisten en identificar el potencial expansivo del suelo de forma cualitativa, la desventaja de este usar este tipo de métodos es que obtenemos datos muy variables, que dependen del tipo de suelo que es analizado. Métodos directos para la identificación de suelos expansivos, consisten en saturar el suelo en diferentes condiciones de carga para poder medir la expansión que presente y graficar las variaciones de hinchazón. Se reconocen dos parámetros que definen el Potencial de Hinchamiento, los cuales son: Presión de hinchamiento (PS). Es la presión aplicada en laboratorio sobre una muestra de suelo expansivo, se añaden cargas para no permitir el hinchamiento, la presión máxima que hay que añadir para que no haya hinchamiento, es decir se mantenga su volumen inicial es conocida como presión de hinchamiento. Hinchamiento libre (Hc). Se expresa como el porcentaje de la elevación máxima, cuando hay presión nula en relación a la longitud inicial.

CLASIFICACIONES INDIRECTAS Holtz y Gibbs recomiendan basarse en varios parámetros: Tabla1: Parametros de Clasificacion de sulos expansivos Índice de plasticidad Potencial de hinchamiento Límite de retracción Peligro de hinchamiento % 0,001 mm Peligro de hinchamiento

0 - 15

10 - 35

20 - 55

> 35

Bajo

Medio

Alto

Muy alto

> 12

10 - 12

Bajo

Medio

< 10 Alto

< 15

13 - 23

20 - 30

> 28

Bajo

Medio

Alto

Alto

TIPOS DE ENSAYO PARA SUELOS EXPANSIVOS 1. ENSAYO INCHAMIENTO DE LAMBE (UNE 103600:1996) o Es un ensayo rápido sobre muestras amasadas o Se establecen cuatro categorías dependiendo del CPV o No sirve para cuantificar Figura1 Relacion entre índice de hinchamiento y el cambio potencial de volumen - Lambe 2. ENSAYO EN EDOMETRO  Sobre muestras inalteradas o El hinchamiento libre se expresa como porcentaje, y es la relación entre el incremento de altura y la altura inicial al inundar un suelo bajo 10 kPa 

PRESIÓN DE HINCHAMIENTO (UNE 103602:1996): o Es la presión vertical que hay que ejercer para que no varíe la altura de la muestra al inundarla o Se consideran reducidas presiones del orden de 100 kPa

3. ENSAYO DE INUNDACION BAJO CARGAR Se realiza un ensayo edométrico sobre una muestra con su humedad natural: Se dibuja la curva presión-deformación Muestras diferentes se someten a presiones distintas y se dibuja la curva presión-deformación final Con ello se tienen dos curvas: La del suelo cargado, parcialmente saturado, o curva de humedad natural La del suelo inundado, o curva de inundación bajo carga

DISTRIBUCIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS EN EL PERÚ.  Región norte y nororiente. -

Piura

-

Paita

-

Talara

-

Chiclayo

-

Iquitos

-

Bagua

 Región Sur. -

Moquegua

CIMENTACIONES DE SUELOS REFORZADOS TIPOS DE SUELOS REFORZADOS Existen dos grandes grupos principales atendiendo al material con el que se refuerza, además existe otro sistema que se ejecuta directamente sobre el terreno natural. Con armadura inextensible. Perfiles metálicos. El sistema se basa en el armado del macizo de relleno con unas bandas metálicas que movilizan el rozamiento del terreno haciendo, de esta manera, que el macizo sea su propio muro de contención, con lo que no necesita cimentación alguna al ampliar su base de apoyo a toda la superficie del terraplén.Las armaduras se componen de bandas metálicas galvanizadas de 45 y 50 milímetros de ancho, denominadas de alta adherencia por sus resaltes diseñados para mejorar e incrementar las tensiones tangenciales producidas entre terreno y armadura.El paramento habitual lo componen las escamas de hormigón que dotan al sistema de su aspecto característico. Su función principal es la de dar un acabado al muro, y no aportan ninguna labor estructural. Con armadura extensible. Geomallas. El sistema de refuerzo del terraplén se realiza mediante la utilización de materiales geosintéticos, tipo mallas o geotextilesDebido al tejido de dichas mallas la transferencia de esfuerzo entre el suelo y el refuerzo se desarrolla en forma continua a lo largo de todo el refuerzo. El hecho de ser un material de tipo malla hace que tenga una apertura suficiente para que en el paramento exterior del muro pueda crecer vegetación sembrada (muro verde). Muchas de las cimentaciones superficiales que se construyen están cimentadas sobre suelos con parámetros de resistencia bajos (suelos flojos o blandos). Esto conlleva a que se tengan valores de capacidades portantes muy bajas y problemas de asentamientos. Esto puede causar algunos problemas como por ejemplo daños estructurales, reducción de la vida útil y posibles inconvenientes con la serviciabilidad de las estructuras cimentadas. Las alternativas de solución tradicionales para estos problemas es el remplazo de una parte del suelo blando o flojo por un material granular de buenas características o aumentar las dimensiones de la cimentación, en algunos casos la combinación de ambas alternativas. Geosintético es un nombre genérico que representa una amplia gama de productos fabricados de materiales poliméricos, los más comunes son geotextiles, geomallas, geonets, geocompuestos, geomembranas entre otros, las propiedades de éstos productos permiten su utilización en distintas aplicaciones en obras civiles tales como: refuerzo, filtración, drenaje, protección, separación, impermeabilización y control de erosión. A pesar de las distintas aplicaciones de

los diferentes tipos de geosintéticos este trabajo se concentrará en los que cuya función principal es la del refuerzo de suelos. TABLA 2 Monomeros de los principales Polimeros

Fuente: Koerner,2005

GEOTEXTIL El geotextil es una manta flexible de poco peso y espesor, el cual es utilizado en distintas aplicaciones de obras civiles, Los polímeros utilizados en la manufactura de las fibras de geotextiles se hacen a partir de los siguientes materiales: polipropileno, poliéster, polietileno y poliamida, los más utilizados son el poliéster y el polipropileno, según el proceso de fabricación se clasifican en:

1. Geotextil Tejido Son fabricados por procesos convencionales de tejido, los hilos en dos direcciones perpendiculares entre sí, su principal aplicación es como elemento de refuerzo de suelos. El entrelazamiento de las fibras se muestra de diferentes maneras. Según el tipo de tejido los geotextiles se pueden dividir en: o Geotextiles tejidos por filamentos únicos (monofilamentos). o Geotextiles tejidos por filamentos múltiples o Fibrilados.

2. Geomallas Es un elemento plano y polimérico que tiene la estructura de malla abierta, tiene elementos de resistencia intersectados llamados costillas, en el proceso de fabricación las costillas pueden estar unidas ya sea por extrusión, soldadura o entrelazado de sus hilos, de acuerdo a esto las geomallas se denominan como: extruidas, soldadas o tejidas.

3. Geomallas Es un elemento plano y polimérico que tiene la estructura de malla abierta, tiene elementos de resistencia intersectados llamados costillas, en el proceso de fabricación las costillas pueden estar unidas ya sea por extrusión, soldadura o entrelazado de sus hilos, de acuerdo a esto las geomallas se denominan como: extruidas, soldadas o tejidas.

4. Geomalla Biaxial Este tipo de geomallas poseen gran resistencia a los esfuerzos de tracción en la dirección longitudinal y transversal. Se emplean en aplicaciones en las cuales los esfuerzos movilizados son esencialmente aleatorios tales como en pavimentos y cimentaciones. Están compuestas por fibras o cintas unidas entre sí, de manera que mantenga su estabilidad dimensional global, resistencia a la tracción y una abertura, sección y forma adecuadas para garantizar una trabazón mecánica significativa con el material granular.

Función de refuerzo Los geosintéticos realizan la función de refuerzo mediante el mejoramiento de las propiedades mecánicas de una masa de suelo en la que se encuentra incluida, cuando el suelo y el elemento de refuerzo son combinados se forma un material compuesto denominado “Suelo Reforzado”. El concepto de un material compuesto denominado fue introducido por Henry Vidal en 1965 con el desarrollo de la técnica del Suelo Reforzado. Está demostrado que un material compuesto formado por una masa de suelo e inclusiones puede ser considerado como una masa homogénea más resistente y menos deformable que un suelo sin refuerzo.

BIBLIOGRAFÍA PÁGINAS WEB CONSULTADAS: 1) Título: SUELOS EXPANSIVOS. Tipo de Archivo: PDF Recuperado de: http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo38_p.pdf. 2) Título: SUELOS EXPLANSIVOS Y SOLUCIONES. Tipo de Archivo: PDF Recuperado de: http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/7550/Capitulo2.pdf. 3) Título: CIMENTACION REFORZADA Tipo de Archivo: WEB Recuperadode:http://es.slideshare.tesis-refuerzo-de-cimentaciones-superficiales-congeosinteticos. 4) Título: GEOTECNIA Tipo de Archivo: PDF Recuperado de: http://es.slideshare.net/geotecnia-muros-trabajo-final? next_slideshow. 5) Título: GEOTEXTIL REFORZADO Tipo de Archivo: PDF Recuperado de: ftp://ftp.unicauca.edu.co/cuentas/.cuentasbajadas29092009/lucruz/docs/Curso %20Electiva%20-%20Modulo%20Dise%F1o%20de%20muros%20de%20contenci %F3n/Lecturas/Capitulo7.pdf 6) Título: SUELOS EXPANSIVOS Tipo de Archivo: WEB-BLOG Recuperado de: http://suelosexpansivosntic1.blogspot.pe/