tipos de suelos: colpasables

TEMA 12 MECÁNICA DEL SUELO Y CIMENTACIONES - E.T.S.A. SEVILLA – 2.009/2.010

TEMA 12: CIMENTACIONES EN SUELOS PARCIALMENTE SATURADOS: EXPANSIVOS Y

COLAPSABLES


ÍNDICELA SUCCIÓN

EXPANSIVIDAD:SUELOS EXPANSIVOSINFLUENCIA DEL CLIMACAPA ACTIVACAUSAS LOCALESCÁLCULO DE MOVIMIENTOSTIPOS DE CIMENTACIÓN RECOMENDABLES

SUELOS COLAPSABLES


INTRODUCCIÓNLos suelos experimentan variaciones de volumen como consecuencia de cambios en su contenido de humedadCuando un suelo parcialmente saturado bajo carga, sufre un aumento de humedad, puede ocurrir:

Un asiento adicional: COLAPSOUn aumento de volumen: EXPANSIVIDAD

Como consecuencia de ello, aparecen dos tipos de suelos:

Suelos expansivos (en general las arcillas)Suelos colapsables (con más frecuencia los limos)

Estos fenómenos se producen por encima del nivel freáticoLas arcillas expansivas son un fenómeno muy típico en España (también en Tejas, Sudamérica, Australia, Israel, República de Sudáfrica, La India, Canadá, etc)Un suelo colapsable típico es el loess, y en España los limos yesíferos


TENSIÓN SUPERFICIALEn un suelo parcialmente saturado:

El agua aparece en la forma de meniscos entre los granos de sueloEl agua situada en el interior del menisco se encuentra a presión inferior a la atmosféricaEl menisco se puede asimilar a un globo cuya presión interior es superior a la exteriorLa diferencia de presiones en el globo es:

• Δp = 2 σs/R• σs es la tensión superficial del agua,

una constante que depende sólo de la temperatura

El grado de saturación y la humedad disminuyen al disminuir el radio del menisco (y por tanto al aumentar Δp)


PRESIÓN CAPILAR Y SUCCIÓNLa succión es la diferencia entre la presión del aire (ua) y la del agua (uw) en un suelo (Δp en la diapositiva anterior):

s = ua-uw

Al aumentar la succión disminuye la humedad del sueloEl pF de un suelo es el logaritmo en base 10 de la succión expresada en centímetros de agua:

El valor máximo medido del pF es del orden de 7, y corresponde a una arcilla desecada a 110ºC

El agua por encima del nivel freático está a una presión (uw) inferior a la atmosférica (ua), por lo que la succión es negativa

La presión del aire suele ser cero (atmosférica) en cimentaciones, por lo que la succión ( positiva) es la presión del agua, que suele ser negativa en suelos parcialmente saturados, cambiada de signo

Al saturar un suelo en el edómetro, la presión del agua y la succión ambos se anulan

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛γ−

=w

wa10

uulogpF


EL FENÓMENO DE LA EXPANSIVIDADEs una conjugación de:

Terreno arcillosoCondiciones climáticas que inducen cambios de humedadCausas locales provocadas por las construcciones

La construcción de un edificio:Reduce la influencia ambiental en la zona cubierta: Limita la evaporación y evita la infiltraciónEstablece diferencias con los alrededores, sí expuestosEsto puede dar lugar a un hinchamiento (a veces retracción) unidireccional

La expansividad induce daños en las estructuras de manera generalizada presentando fisuras asociadas a movimientos diferenciales:

Verticales: Por cambios diferentes de humedad en distintas zonasde la construcción, en general mayores en la zona centralHorizontales: Menos descritos (muros, estructuras largas, etc)


MAPA PREVISOR DE ARC. EXPANSIVAS


SUELOS EXPANSIVOSLos suelos arcillosos experimentan variaciones de volumen como consecuencia de los cambios de humedad:

Un aumento de humedad produce una reducción en la succiónComo consecuencia de ello se reducen las tensiones efectivas y se producen aumentos de volumenPor el contrario, una disminución de la humedad produce un aumento de la succión, de la presión efectiva y reducción del volumen

La expansividad de una arcilla depende de:La proporción de partículas inferiores a 2 μmLa actividad de la especie mineralógica (la montmorillonita es la más peligrosa)

Cuantificación de la expansividad:Métodos indirectos: Proporción de finos, plasticidad, límite de retracciónMétodos directos:

• Ensayos sobre muestras alteradas: Hinchamiento Lambe• Ensayos de muestras inalteradas en el edómetro


SUELOS EXPANSIVOSCLASIFICACIONES INDIRECTAS:

Holtz y Gibbs recomiendan basarse en varios parámetros:

Índice de plasticidad 0 - 15 10 - 35 20 - 55 > 35

Potencial de hinchamiento Bajo Medio Alto Muy alto

Límite de retracción > 12 10 - 12 < 10

Peligro de hinchamiento Bajo Medio Alto

% 0,001 mm < 15 13 - 23 20 - 30 > 28

Peligro de hinchamiento Bajo Medio Alto Muy alto


SUELOS EXPANSIVOSCLASIFICACIONES INDIRECTAS:

Criterio de Seed, Woodward y Lundgren para calificar el potencial de hinchamiento de una arcilla (fig. 5.17 pág 558 Geotecnia y Cimientos III)Definen la actividad, que pretende considerar la especie mineralógica de los finos:

m2%dplasticidadeÍndice

Actividadμ<

=


SUELOS EXPANSIVOSENSAYO HINCHAMIENTO LAMBE (UNE 103600:1996):

Es un ensayo rápido (2 horas) sobre muestras amasadasSe establecen cuatro categorías dependiendo del CPVNo sirve para cuantificar o calcular

Cambio potencial de volumen Categoría

< 2 No crítico

2 – 4 Marginal

4 – 6 Crítico

6 - 8 Muy crítico

RELACIÓN ENTRE EL ÍNDICE DE HINCHAMIENTO Y EL CAMBIO POTENCIAL DE VOLUMEN (ENSAYO

DE LAMBE)

00,020,040,060,08

0,10,120,140,160,18

0,20,220,240,260,28

0,30,320,340,360,38

0,4

0 2 4 6 8

CAMBIO POTENCIAL DE VOLUMEN

ÍND

ICE

DE

HIN

CH

AM

IEN

TO (M

pa)


SUELOS EXPANSIVOSAPARATO DE LAMBE


SUELOS EXPANSIVOSENSAYOS EN EDÓMETRO:

Sobre muestras inalteradasHINCHAMIENTO LIBRE (UNE 103601:1996):

• 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

• Son valores reducidos los inferiores al 1,5% y elevados los superiores al 5%

PRESIÓN DE HINCHAMIENTO (UNE 103602:1996):• Es la presión vertical que hay que ejercer para que no varíe la

altura de la muestra al inundarla• Se consideran reducidas presiones del orden de 100 kPa

100hh

libretoHinchamien0⋅

Δ=


SUELOS EXPANSIVOSENSAYO DE INUNDACIÓN BAJO CARGA:

Se realiza un ensayo edométrico sobre una muestra con su humedad natural: Se dibuja la curva presión-deformaciónMuestras diferentes se someten a presiones distintas y se dibuja la curva presión-deformación finalCon 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 cargaEstas curvas se cortan en un punto que llamaremos presión de hinchamiento del ensayo de inundación bajo carga:

• A esa presión ni colapsa ni expande al aumentar su humedad• Por encima de esa presión se comporta como colapsable• Por debajo de esa presión se comporta como expansivo

Este ensayo ilustra que un suelo puede ser expansivo o colapsable en función de la presión a que está sometidoPara los intervalos normales de carga se pueden simplificar la curva de inundación bajo carga, asimilándola a una recta: Basta ensayar dos muestras a 10-20 y 100-200 kPa


SUELOS EXPANSIVOSENSAYO DE INUNDACIÓN BAJO CARGA EN SUELOS PARCIALMENTE

SATURADOS

Inundación

Curva de humedad natural

Curva de inundación bajo carga

Zona de hinchamiento Zona de colapso

Presión de hinchamiento

-0,200

-0,150

-0,100

-0,050

0,000

0,050

0,10 1,00 10,00

PRESIONES

DE

FOR

MA

CIÓ

N


INFLUENCIA DEL CLIMADesde el punto de vista de la expansividad hay dos tipos de clima especialmente propicios:

Clima monzónico• Las lluvias se producen predominantemente en verano, cuando la

evaporación es a su vez mayor• Las variaciones estacionales de humedad en el suelo son pequeñas• Al construir un edificio se produce un hinchamiento generalizado ya que,

al limitarse la evaporación, aumenta progresivamente la humedad • El hinchamiento es mayor en el centro y menor en los bordes y

esquinas, produciendo distorsiones que dan lugar a fisurasClima mediterráneo:

• Las oscilaciones estacionales del nivel freático son importantes, ya que las lluvias ocurren en invierno y la mayor evaporación en verano

• Al construir un edificio, el centro tiende a una “humedad de equilibrio”, pero los bordes y esquinas siguen sufriendo cambios en cada estación

• El movimiento medio en el centro depende de la época de construcción (humedad inicial)

• Los efectos suelen aparecer al cabo de varios años• Es el característico de gran parte de España


INFLUENCIA DEL CLIMASe puede calificar la influencia del clima mediante el ÍNDICE DE THORNTHWAITE:

Sencillo de obtener con los datos de las estaciones meteorológicasSe basa en un “balance de humedad” de una zona:

• El cambio de humedad (ΔW) en un perfil de suelo es:ΔW = P – E - D

P = Precipitación en mmE = Evapotranspiración (mm), ocurre a través de las plantasD = Drenaje a otras áreas o capas más profundas (en

principio ≅0 en arcillas expansivas)• La diferencia (P-E) puede ser positiva o negativa

La capacidad de almacenamiento de agua en un suelo es limitada yse denomina “capacidad de campo”, C, en mm:

• Si se excede, hay escorrentía, no aumento de agua almacenada • El método de Thornthwaite la supone constante:

C=100 mm = 0,1 m3/m2


INFLUENCIA DEL CLIMAMÉTODO DE THORNTHWAITE:

La diferencia (P-E) se compara con la capacidad de campoSi (P-E)>0 y se supera la capacidad de campo, se produce drenaje:

D = P – E - CCuando la diferencia es negativa y superior a C existe un déficit:

d = E – P – C • El déficit de humedad es la diferencia entre la evaporación y la

precipitación una vez que se ha agotado la capacidad de campoDado que E es difícil de estimar se suele adoptar:

Ep = Evapotranspiración potencial• Es la cantidad de agua que será devuelta a la atmósfera si tanto

el suelo como la vegetación de un determinado clima se alimentan continuamente con agua libre

El ÍNDICE DE THORNTHWAITE evalúa la disponibilidad de humedad que durante el período de un año tiene la capa superior del terreno:

Epd60D100

I⋅−⋅

=


INFLUENCIA DEL CLIMA

MÉTODO DE THORNTHWAITE:

Justo y Cuéllar elaboraron un Mapa de España con curvas de igual valor de índice de Thornthwaite:

La mayoría de las zonas en que se presenta el fenómeno de arcillas expansivas tiene índice negativo:

• Las áreas donde los daños son más graves están en la zona de clima sub-húmedo a semiárido, con índices entre +10 y -40

– Cambios estacionales fuertes– Córdoba, Sevilla, Málaga, Jaén, Madrid, Toledo, Cádiz,

Huelva, Extremadura tiene clima entre sub-húmedo y semiárido

– Tenerife, Gran Canaria y Almería tienen clima árido

Clima Perhúmedo Húmedo Subhúmedo Seco-subhúmedo Semiárido Árido

Índice de Thornthwaite > 100 100 a 20 20 a 0 0 a -20 -20 a -40 < -40


INFLUENCIA DEL CLIMADentro del clima mediterráneo existen tres variedades:

Clima árido, con precipitación media inferior a 250 mm: Zona costera de Almería y Murcia, Gran Canarias, Fuerteventura y LanzaroteClima húmedo (precipitación >1.000 mm): En general el norte de EspañaClima semiárido, intermedio entre los dos anteriores; es el más peligroso desde el punto de vista de la expansividad

Al construir un edificio o un pavimento se limita la evaporación mientras que la precipitación sigue accediendo lateralmente:

En un clima árido no hay drenaje, sólo déficit de humedad• El suelo está siempre seco; cuando llueve el agua comienza a rellenar la

capacidad de campo• Los movimientos serán pequeños, pues apenas se cambia la humedad

por la construcciónEn clima húmedo hay drenaje casi todo el año y poca variación estacional:

• La construcción tampoco afecta al nivel de humedad Los climas semiáridos son los más sensibles, ya que existe déficit y drenaje según los meses del año:

• Las variaciones de humedad naturales son altas• Bajo la construcción se alcanza una humedad de equilibrio• Se producen oscilaciones desde el exterior de la zona cubierta


CAPA ACTIVALa permeabilidad de un suelo desecado en relación al gradiente de succión es escasa

Por ello, las variaciones estacionales tiene una penetración limitada en el terreno:

No debería se mayor a 1 – 1,5 metrosPero las grietas aumentan la “profundidad activa” hasta 2-4 metros

Este aspecto es fundamental para diseñar la cimentaciónDefine el alcance de la zona de riesgoCuantifica el fenómeno

La capa activa puede alcanzar en zonas especiales hasta 5 m


CAUSAS LOCALESCausas locales que influyen en la expansividad:

Cercanía de plantaciones:• Crecimiento de árboles:

– Los árboles desecan el suelo, por lo que no deben plantarse a una distancia del edificio inferior a su altura prevista

– Presentan problemas para diámetros mayores de 25 cm– Los árboles de hoja caduca absorben mucha humedad– Los pinos son dañinos por la tipología de sus raíces

• Tala de árboles:– Generan problemas de hinchamiento a largo plazo (hasta

20 años), pues el terreno pasa a humedecerse• Los riegos de zonas verdes, fugas de piscinas, etc:

– Influyen en la humedad en zonas de viviendas unifamiliares, propensas por las bajas cargas que trasmiten

– No afecta mucho a la capa activa, salvo en climas áridosLas fugas en conducciones agravan el fenómeno de la expansividad:

• Provocan los cambios de humedad• Tienen efecto multiplicador: Se rompen por los movimientos y

aumentan las fugas


INFLUENCIA DE LOS ÁRBOLES


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASPara el proyecto de la cimentación es preciso conocer:

Profundidad de la capa activaVariaciones de humedadLa previsión de levantamiento del terreno y su dependencia con las presiones totales que sobre el mismo se apliquenSu módulo de deformación, para calcular los asientos

Para resolver esta situación puede actuarse:Adecuando el diseño de la cimentación y la estructuraModificando el terreno

Las plantas bajas nunca deben apoyarse directamente en el terreno (forjado sanitario)

Las excavaciones se mantendrán abiertas el mínimo tiempo posible y no inundarse por lluvia

Es preciso adoptar medidas preventivas en el entorno de la construcción (pavimentos, urbanización, etc)


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASACTUACIONES SOBRE LA ESTRUCTURA:

Cimentar bajo la capa activa:• Pilotes:

– Es una solución cara: Edificios sensibles o altos movimientos

– Se puede reducir parcialmente el rozamiento– Necesitan armadura en la zona activa– Deben estar suficientemente anclados para resistir los

esfuerzos de levantamiento– La arcilla puede inducir empujes laterales en los pilotes

• Pozos de cimentación:– Permiten superar la zona activa– Aumentan la presión por el peso del pozo– Combinados con un forjado sanitario son la mejor solución

Proyectar un estructura adecuada:• Muy rígida: Requiere reforzar muros y paños; se producen

tensiones desiguales en el terreno• Flexible: Permitir los movimientos


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASACTUACIONES SOBRE LA ESTRUCTURA:

Cimentación flotante:• Si se emplea losa hay que conseguir la rigidez adecuada:

– En la propia cimentación (losa de canto adecuado o rigidizada)

– En el conjunto cimentación estructura: Requiere nervios de atado en muros y forjados

• La distribución de presiones no es conocida• Condiciona mucho el diseño• Precisa fuertes armados

Cimentar con carga adecuada:• Se cuantifica la expansividad• Se pueden emplear elementos aislado con una presión

trasmitida igual a la de hinchamiento nulo• Hay que comprobar los asientos y riesgo de hundimiento• Hay que dejar espacios bajo riostras y soleras para evitar el

empuje del terreno sobre estos elementos


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASACTUACIONES SOBRE EL TERRENO:

Aislamiento, alejando la zona de cambios estacionales:• Cubrir el perímetro con aceras:

– De anchura 1,5 veces el espesor de la capa activa– Que no se fisuren– Impermeabilizadas y con pendiente al exterior

• Pavimentación de la máxima superficie: Plazas, patios, etc.• Disponer drenaje superficial adecuado para evitar que las

escorrentías se infiltren (pendientes, imbornales, etc)• Colocar un drenaje profundo para estabilizar la humedad:

– Mediante zanjas perimetrales rellenos de material granular– Alejadas de la cimentación

Sustitución: Válido para espesores pequeñosEstabilización:

• La cal reduce la expansividad de las arcillas (terraplenes)• En terreno natural sería preciso aplicarla por inyección (costoso)


CÁLCULO DE MOVIMIENTOSEl método más adecuado para el cálculo de movimientos verticales es el MÉTODO DIRECTO:

Empleado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada (USA)Se parte de muestras inalteradas en sondeos a intervalosSe cargan las muestras a presión de trabajo (sobrecarga más peso del edificio)Se añade aguaSe calcula el hinchamiento en porcentaje del espesor de la muestraSe representa el porcentaje de hinchamiento en relación a la profundidadSe calcula el hinchamiento como el área limitada por la curva


CÁLCULO DE MOVIMIENTOSEJEMPLO MÉTODO DIRECTO:

Cota cimentación: 0,5 mCapa activa 3,6 mEnsayos hinchamiento:

• 0,5 m: 2,6 %• 2,0 m:1,7 %• 3,6 m: 0

PR

OFU

ND

IDA

D (

m)

43

21

0

HINCHAMIENTO (%)1 2 3 4 5

6,1100

7,121

5,11002

7,16,2Hinch ⋅⋅+⋅

⋅+

=

cm6,4m0459,0Hinch ==


PILOTES EN ARCILLAS EXPANSIVAS

F=fuerza de levantamiento

r = radio del pilote

D= Longitud del pilote

d= profundidad de la zona no afectada por variaciones de humedad

f= coeficiente de adherencia entre terreno y pilote (0,15 según Chen)

Q=fuerza que se opone al levantamiento

s=adherencia entre terreno y pilote en la zona no activa.

RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE

(kPa)

ADHERENCIA s (kPa)

100-200 40 200-400 50

>400 60


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASINVESTIGACIÓN DE PATOLOGÍAS ASOCIADAS (I):

Investigar otros síntomas en las cercanías:• Daños en edificios cercanos• Pavimentaciones, muros de cerramiento• Aspecto del terreno desnudo

Detectar la fuente de aportación del agua:• Atmosférica o extraordinaria (colectores,

escorrentías, riegos, etc.)• Propia o externa

Analizar la evolución del fenómeno en el tiempo:• Al menos un ciclo estacional• Controlar puntos asociados directamente al movimiento del

terrenoDiscriminar el efecto sobre elementos estructurales y accesorios:

• Soleras directamente apoyadas• Muros y elementos lineales cimentados directamente• Pilares• Tabiques y divisiones


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASINVESTIGACIÓN DE PATOLOGÍAS ASOCIADAS (y II):

Analizar posibles movimientos diferenciales entre bordes y zonas interioresVerificar las cargas que trasmiten los elementos:

• Cargas permanentes• Cargas de uso

Realizar un análisis cuidado y exhaustivo del material en la capa activa:

• Toma de muestras en seco• Realizar un perfil de muestreo de humedades• Comparar zonas de borde con exteriores e interiores• Ensayos de inundación bajo carga con humedades y presiones

representativas:– Estado anterior– Asiento sin saturación bajo carga permanente– Saturación


EL FENÓMENO DEL COLAPSOCOLAPSO: Disminución rápida de volumen del suelo, producida por cambios de cualquiera de los siguientes factores:

Contenido de humedad (w) y/o Grado de saturación (Sr)Tensión media actuante (τ) y/o Tensión de corte (σ)Presión de poros (u)Interacción química

Tipos de colapso:Se produce un rápido cambio de la relación entre presiones efectivas y las deformaciones sin que se alcance la resistencia última del material:

• La causa del colapso es únicamente el cambio de las presiones efectivas• Limos o arcillas cementadas y las rocas de gran porosidad• A humedad constante, se detecta una reducción de su módulo de

compresibilidad al alcanzar un cierto valor las presiones efectivasSe produce sin cambio abrupto en la relación presión-deformación:

• Loess y algunas arcillas que contienen sulfatos• A humedad constante, la relación tensión-deformaciones es suave• La saturación produce un importante cambio volumétrico, debido

probablemente a un incremento de la presión de los poros


EL FENÓMENO DEL COLAPSONos centraremos en los suelos en los que el colapso de la estructura del suelo es provocado por un agente externo, el incremento del contenido de humedad, que provoca una brusca disminución de volumen, sin necesidad de un aumento en la presión aplicada

PROPIEDADES DE LOS SUELOS COLAPSABLES:Estructura macroporosa, con índice de huecos (e) alto a muy altoGranulometría fina, con predominio de limos y de arcillaTamaño de los granos generalmente poco distribuido y con los granos más grandes escasamente meteorizadosUsualmente la fracción arcillosa es relativamente escasaEstructura “mal acomodada”, con partículas de mayor tamaño separadas por espacios abiertos, y unidas entre sí por "puentes" de material arcillosoEn ocasiones existen cristales de sales solubles en tales unionesSu grado de saturación es inferior a un valor crítico (40-60% en suelos granulares y 85 % en arcillas)


EL FENÓMENO DEL COLAPSOMECANISMO DEL COLAPSO EN LOS SUELOS LIMOSOS:

Las uniones entre granos son contactos reales que se deben a fuerzas gravitacionales, exteriores o capilaresEn los suelos parcialmente saturados la presencia de agua “traccionada” en los meniscos hace que la presión intersticial o de poros (u) sea negativaEsto origina un aumento de la presión efectiva (σ’=σ-u) que une un grano con otro, por lo que los granos oponen mayor resistencia al deslizamiento (τ=c+σ.tgφ)Si en este estado el suelo se satura, la presión efectiva disminuirá y con ella la resistencia al corte, pudiendo provocar un deslizamiento relativo entre los granos del sueloEn estructuras macroporosas, este deslizamiento se manifiesta enuna importante disminución de volumen


EL FENÓMENO DEL COLAPSOMECANISMO DEL COLAPSO EN SUELOS ARCILLOSOS:

Las partículas se atraen o repelen en función de:• Fuerzas eléctricas de repulsión debidas a la carga negativa

de sus caras, equilibrada por los cationes disueltos en la capa doble

• Enlaces secundarios de atracción (fuerzas de Van der Waals)

Durante un proceso de saturación se produce:• Disminución de fuerzas capilares (como en los limos)• Reducción de la concentración en iones de la capa doble

por aumento del disolvente, que produce una separación de las partículas (dispersión)

• Se altera el equilibrio de fuerzas de atracción-repulsión• Se ponen en contacto caras con diferentes cargas y se acentúa

la repulsión• Se alcanza una estructura dispersa y menos resistente


SUELOS COLAPSABLESMÉTODOS INDIRECTOS DE IDENTIFICACIÓN:

Se suelen identificar por su baja densidad secaUn criterio admitido es el de Gibbs (1961):

• Un suelo es susceptible al colapso si tiene un índices de poros (eo) tan alto que permite que su contenido en agua exceda su límite líquido (wL):

wsaturado ≥ wL

• Para un suelo saturado el índice de poros vale:

eo= w * γs

• Suponiendo un peso específico de las partículas sólidas γs de 26,5 kN/m3

• La condición de colapsabilidad se traduce en:

sL

ws

o

wsd w1e1 γ⋅+

γ⋅γ=

+γ⋅γ

≤γ


SUELOS COLAPSABLESENSAYO DE COLAPSO EN SUELOS (NLT-254/99):

Mide la disminución de altura que experimenta una probeta en el edómetro sometida a una presión vertical, al ser inundadaSe emplean presiones del orden de 200 kPaPotencial porcentual de colapso:

d = lecturas del medidor al iniciar el ensayo (do), cargado antes de inundar (di) y al final del ensayo (df)

ho altura inicial de la probetaeo = índice de poros inicial

Valores orientativos:

100e1e100

hdd

Ioo

ifc ⋅

+Δ

=⋅−

=

Potencial de colapso Severidad del problema

< 1 % No hay riesgo

1 – 5 % Problema moderado

5 – 10 % Problema

10 – 20 % Problema severo

> 20 % Problema muy severo


TERRENOS COLAPSABLESExiste otra serie de riesgos asociadas al colapso que no responden al patrón de suelos parcialmente saturados descritos:

Disolución de suelos yesíferosDeformación de rellenos deficientemente compactadosLicuefacción ante sismosSubsidiencias por excavaciones subterráneas


TERRENOS COLAPSABLESTienen una estructura abierta, pero rigidizada por las tensionescapilares, que se mantiene estable hasta que por la humectación o inundación desaparecen las tensiones capilares y la estructura “colapsa”

Se producen con grados de saturación inferiores a un valor crítico• 40 al 60% en suelos granulares• 85 % en arcillas

Es importante en suelos de estructura “floja” (limos)Suele ocurrir en suelos compactados del lado secoSe explica:

• En suelos granulares por la pérdida de resistencia de los granos, como consecuencia de la disminución de la succión en las fisuras

• En suelos cohesivos por la disminución de la succión entre granos

Se suelen caracterizar por una baja densidad

Cualquier suelo excavado y mal recompactado puede ser colapsable

Algunas arcillas expansivas también son colapsables bajo altas presiones


SOLUCIONES CONSTRUCTIVASTRATAMIENTO DEL SUELO:

Mejora de los suelos:• Compactación dinámica o mediante explosiones• Hidrocompactación por saturación del terreno• Creación de nuevos enlaces o cohesión mediante agentes

químicos (cemento, cal, emulsiones asfálticas, sales, etc.)

DISEÑO ESPECÍFICO DE ESTRUCTURAS:Que eliminen o disminuyan la posibilidad de que se produzca colapsoQue sean insensibles a los fenómenos del colapso

MEDIDAS CONSTRUCTIVAS COMPLEMENTARIAS:Evitar confluencia de escorrentías en la parcelaEvitar acumulaciones y embalses de aguaCanalizar los conductos de agua de las construcciones (desagües, saneamiento, etc.Impermeabilización superficial (pavimentación)

tipos de suelos: colpasables

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