Patologia de Suelos PDF

 

 

PATOLOGIA DE SUELOS TRABAJO DE INVESTIGACION MECANICA DE SUELOS 2

MUÑOZ SOLANO JORGE DAVID

COD:F01358G

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INDICE 

INTRODUCCION……………………………………………………………….

4

OBJETIVOS

……………………………………………………………..

5

DESARROLLO DEL TEMA …………………………………………………..

6

EL SUELO

6

………………………………………………….

PATOLOGIA DE SUELOS. ………………………………………………….

7

IMPORTANCIA DE LA MECANICA DE SUELOS …………………… 

8

PATOLOGIAS QUE AFECTAN AL CIMIENTO ……………………… 

9

PATOLOGIAS QUE AFECTAN AL PROPIO RELLENO ………….

10

PATOLOGIAS DE TIPO SUPERFICIAL …………………………………… 

10

CONSIDERACIONES FINALES

……………………………………..

11

ARCILLAS EXPANSIVAS

……………………………………….

12

CONCLUSIONES…………………………………………………………………..

16

BIBLIOGRAFIA ………………………………………………………………………..

17

ANEXOS…………………………………………………………………………………..

18

3

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCION Desde años remotos el ser humano ah buscado la forma de tener un mejor estilo de vida, con mas comodidades es asi que nace la ciencia p por or ende la tecnología que busca dar comodidad al ser humano y la comodidad de vivir bajo un techo es fundamental. Sabemos que los seres humano primitivos antiguamente vivian en cuevas, refugiándose de climas extremos y variables, las cuevas no eran nada comodos para ellos asi que poco a poco empezaron a construir sus propias casas en lugares estratégicos que considerarían aptos para vivir. Las casas de ese entonces eran muy diferentes a los que conocemos, pues estas eran simples sin estructuras que necesiten de un suelo suelo firme de apoyo, a pasado el tiempo y las casas fueron evolucionando, ahora si contamos con estructuras que puedan soportar grandes cargas. Y no solo casas si no todo tipo de construcción como puentes, carreteras, muelles, edificios, estadios y un sin fin mas de construcciones necesarias para la convivencia de nosotros. Por ello es muy muy importante el “SUELO SUELO”” sobre sobre el que vamos a construir alguna obra, es muy importante conocer las propiedades físicas y químicas del suelo para poder estar seguros que nuestra obra perdurara. El suelo juega un factor muy importante en nuestras vidas por ello debemos de “estudiar el suelo” es así que nace la mecánica de suelos que nos permite estudiar a detalle el suelo y sus características físicas químicas y mecánicas que es lo que mas nos interesa en la ingeniería civil. En este trabajo presentare una pequeña parte de la l a mecánica de suelos, para ser mas exactos tocaremos el tema de “PATOLOGIA DE SUELOS”. 

4

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:

Conocer y ser conscientes de las patologías que puedan existir en nuestro suelo y de esta forma poder hacer un mejoramiento de suelo si es necesaria, para que pueda soportar y que cumpla con las especificaciones de la estructura a construirse sobre dicho suelo.  

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Conocer las condiciones geotécnicas del suelo para analizar su capacidad portante, y de esta forma poder hacer un mejor diseño de cimentación. Darle solución a las patologías encontradas del nuestro suelo a utilizar. Conocer la capacidad portante del suelo para poder realizar el proyecto destinado . Plantear un plan de mejoramiento que determine la solución, en los daños presentes en nuestro suelo.

5

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DESARROLLO DEL TEMA: EL SUELO: Toda obra de Ingeniería civil tendrá que ser plantada ya sea en un suelo o sobre un manto rocoso. El tipo de cimentación que se requiera dependerá, el tipo de suelo, los asentamientos permisibles de la estructura, la magnitud y distribución de las cargas, la presencia de aguas freáticas, la sismicidad, la velocidad máxima del viento, el hundimiento regional, etc. Como sabemos la mecánica de suelos juega un papel muy importante en la construcción de obras civiles. Por lo cual nos vemos obligados a realizar estudios minuciosos, los cuales dependiendo de la importancia económica y social del tipo de obra.

EL SUELO: Se denomina suelo o tierra a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre él.

CONCEPTO CONCE PTO DE SUE SUELOS LOS PA PARA RA DISTINTAS RAMAS:  AGRICULTURA:  AGRICUL TURA: El suelo es el lugar en el que crecen las plantas, es un ecosistema formado por partes bien diferenciadas que constituyen la estructura del medio agrícola siendo la base para la vida de las plantas y fuente fundamental f undamental de elementos nutritivos.

GEOLOGIA: Material producido por los efectos de meteorización m eteorización y la acción de plantas y animales sobre las rocas de la superficie de la tierra. Normalmente se divide un suelo  en tres estratos (horizontes): Horizonte A: Capa superior del suelo . Descomposición de materia orgánica con liberación de ácidos.

INGENIERIA: Desde el punto de vista de la ingeniería, la ingeniería,  suelo es el sustrato físico sobre el que se realizan las obras, del que importan las propiedades físico-químicas, especialmente las propiedades mecánicas. Desde el punto de vista ingenieril se diferencia del término roca al considerarse específicamente bajo este término un sustrato formado por elementos que pueden ser separados sin un aporte significativamente alto de energía. 6

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Este ultimo concepto es el que mas nos interesa

PATOLOGIA DE SUELOS: Empezaremos por abordar que nos indica la “patología de suelos” suelos”, empecemos por patología que significa ‘conjunto de síntomas de una enfermedad enfermedad’’. En nuestros términos seria patología de suelos es la ciencia que se encarga de estudiar los problemas o enfermedades que suceden en el suelo.

Clasificación: Según el área que afecta en el suelo Patología de los acabados o lesiones menores Patología de los suelos en las l as que el comportamiento que se puede generar lesiones en las construcciones Patología de los elementos estructurales del hormigón que son debidos a esfuerzos no controlados.

Proceso: Para diagnosticar una patología lo debemos identificar el origen que causa la misma así se podrá encontrar una solución óptima para su reparación, r eparación, las lesiones patológicas deben ser analizadas mediante el diagnóstico de un especialista que es muy importante la correcta evaluación del problema para proceder al tratamiento del problema y la parte afectada Esto nos indica que los suelos no siempre serán los ideales para poder realizar una construcción de obra, esto nos obliga a hacer un mejoramiento de los mismos para poder alcanzar las propiedades mínimas que se necesita para poder realizar cualquier tipo de construcción.

7

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE SUELOS La importancia del estudio de suelos, depende del tipo de proyecto que vas a realizar u de la magnitud de este; con los resultados que te arroje el estudio de suelos puedes tomar decisiones del tipo de cimentación a utilizar y hasta que profundidad debes de cimentar dependiendo del tipo de suelo es la capacidad de soporte del suelo y eso se puede determinar únicamente con el estudio de suelo. Depende del estudio de suelos, determinaremos el presupuesto ya que en proyectos que no se realizaron este estudio, resulta que cuando ya finalizan se dan cuenta que hay hundimientos y ello acarrea más costos.  Al tratarse de edificios, con el estudio de mecánica mecánica de suelos determinan la capacidad máxima de carga que acepta el terreno y si es suficiente por la sobrecarga del edificio. Por otra parte el uso de tecnología moderna y actualizada ha fijado como primera exigencia en normas que rigen la construcción en las distintas municipalidades, la realización de estudio de suelos. La mejor solución a las patologías que se pueden encontrar en los rellenos es la realización de un trabajo de construcción con las mejores condiciones técnicas, haciendo hincapié en una buena preparación del cimiento, una buena selección de los materiales, una buena compactación de los mismos y un acabado adecuado. Todo ellos teniendo en cuenta que el proyecto constructivo debe ser lo suficientemente riguroso para que la geometría diseñada sea estable, tanto a largo como a corto plazo; que la carga aplicada al cimiento no genere su rotura o asientos excesivos y que el asiento del propio material que forma el relleno sea admisible para la función para la cual ha sido diseñado. Los problemas que se pueden producir en un relleno pueden ser de tres tipos: que afecten al cimiento, que afecten a la estabilidad del relleno y problemas de erosión o evolutivos.

8

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Patol Pa tologías ogías que a afectan fectan al cimiento cimi ento Estos problemas geotécnicos afectan al cimiento donde se construyen las obras de tierra, principalmente se producen pr oducen por dos procesos:    Asent  As entami amient entos os : los asentamientos están relacionados con la reducción de volumen del material subyacente, por efecto de las l as cargas colocadas.  Afecta más a los materiales del sustrato sustrato tipo suelo. Los asentamientos asentamientos de mayor magnitud se presentan en suelos de origen orgánico o depósitos lacustres principalmente arcillosos. Como ya hemos visto hay que tomar las debidas precauciones al cimentar sobre suelos blandos, calcular los asientos a corto y largo plazo. En caso necesario compactar el material con las diferentes técnicas expuestas o sustituirlo por otro de mejor calidad.   Rotura del suelo : debido a las cargas transmitidas por el relleno se pueden, producir el agotamiento de su resistencia al corte y producir la rotura o fallo del material. Se debe realizar un cálculo preciso de las cargas admisibles del sustrato y en su caso reforzarlo para impedir su rotura (figura 2).La rotura del cimiento puede ocurrir durante la construcción (situación más frecuente) o después de esta con la infraestructura en servicio.

•

•

Tanto los asentamientos como las roturas del cimiento, pueden producir grietas y

9

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

movimientos que impidan si uso, o provocar únicamente ligeros agrietamientos y asientos que, aunque de manera limitada permitan el tráfico de vehículos o ferrocarriles.

Patol Pa tologías ogías que a afectan fectan al propio propi o relleno Una mala elección de los materiales que forman el relleno o una mala compactación del mismo, así como defectos de diseño pueden generar las siguientes patologías:    Asent imiento, en el propio  As entami amient entos os : como ocurre en el caso del ccimiento, relleno también se pueden producir asentamientos relacionados con la reducción de volumen del material por mala compactación o por procesos internos en los materiales que los forman (por efecto de su propio peso). Los asentamientos deben ser calculados o estimados y deben ser admisibles o compatibles con la explotación de la infraestructura infr aestructura a corto y largo plazo. En caso necesario será necesario instrumentar el relleno.   Tubificación : En ocasiones y cuando los drenajes diseñados para el relleno no son suficientes para desalojar las escorrentías o los cauces que salvan los rellenos, se puede producir un embalsamiento aguas arriba, denominado efecto “dique”. El flujo del agua que se produce a través del material del relleno produce el arrastre de las partículas más finas del suelo. Este efecto se presenta comúnmente alrededor de las obras de drenaje transversal (tajeas, alcantarillas, pontones y puentes), situadas en el fondo de los rellenos, cuando no están bien diseñadas o cuando los materiales de relleno que las rodean no se encuentran bien compactadas.   Materiales evolutivos : en general, las normativas que rigen la construcción de terraplenes son muy exigentes en lo que respecta a la selección de los materiales que serán utilizados como relleno y por esta razón algunos tipos de depósitos son radicalmente rechazados y

•

•

•

enviados a vertedero; por ejemplo, los de origen evaporítico en los que aparecen materiales yesíferos y rocas salinas intercaladas con materiales arcillosos y en algunos casos con rocas blandas evolutivas. Patologías de tipo superficial  Son principalmente la erosión y el embalsamiento o “efecto dique”.  dique”.    Erosión : en ocasiones y cuando los drenajes diseñados para el relleno, no son suficientes para desalojar las escorrentías o los cauces que salvan los rellenos, se puede pueden producir procesos de erosión (tabla 1), causada por el viento y el agua, se debe principalmente al impacto de las gotas de lluvia y al efecto del arrastre.

•

10

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

La erosión es un proceso natural causado por la acción climatológica: el agua, el viento y cambios de temperatura, en coincidencia con las características propias del lugar respecto al tipo de suelo, vegetación, ubicación y orografía. Los taludes en rellenos deben diseñarse racionalmente teniendo en cuenta las características de los materiales disponibles, el suelo de cimentación y las l as condiciones de estabilidad y de ejecución en cada sitio. La erosión en terraplenes, es un proceso en el que se produce la desintegración y arrastre del material que lo forma, así como los terrenos próximos. Resulta un problema a corto y largo plazo que debe contemplarse en los proyectos constructivos. Los efectos de la erosión sobre los rellenos se enumeran a continuación (ver ejemplos en las fotos 1 a 7):   Erosión en los taludes por la escorrentía superficial. superficial.     Erosión en la base de llos os rellenos rellenos,, en las pro proximidades ximidades de los cauces más importantes, cuando crece el nivel de agua por avenida.   Socavamientos a pie de los taludes.   Insuficiente dimensionamiento de las obras de drenaje realizadas.   Mal estad estado o de conservación de las obras de drenaje ex existentes, istentes, q que ue dificultan que el drenaje sea efectivo.

• •

•

• •

  Inundaciones y arrastre del material en periodos de fuertes desbordamiento de ríos y arroyos próximos al trazado.   Saturación del material del terrap terraplén lén de debido bido a deficiencias en el drenaje del mismo.   Efectos de tubificación o erosión interna.  interna.    Problemas de zapa del material del terraplé terraplén, n, debid debido o a la exc excavación avación de madrigueras de conejo, que pueden producir asientos y pérdida de capacidad portante.

•

•

•

•

Consideraciones finales  Es imprescindible una adecuada diagnosis de las causas. Determinadas las causas de los daños, si éstos tienen su origen en la cimentación, podremos plantear la forma de reparación más adecuada y también de qué forma acometerla con el menor perjuicio posible para el propio edificio y para los colindantes. En cualquier caso, es muy importante que los daños a la cimentación se resuelvan en profundidad. Las reparaciones someras, p.e. grietas en tabiques, resultan contraproducentes puesto que ocultarían los síntomas durante más tiempo, permitiendo que el daño real a la cimentación aumente progresivamente. Los daños a la cimentación pueden tener graves consecuencias para la 11

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

edificación, llegando incluso al colapso. Por lo que debe preverse cualquier riesgo desde la fase de proyecto. Considerando no sólo nuestra propia cimentación, sino las afecciones que pueda tener nuestra actuación sobre cimentaciones próximas. Y después, debe ponerse el debido cuidado y control en la ejecución. Las cifras de siniestros ya habidos, justifican sobradamente el coste de ensayos de control de calidad. Con ellos se detectan sobre la marcha los defectos intrínsecos de la cimentación y pueden subsanarse. Veremos alguno de esos ensayos en fichas sucesivas y comentaremos algunas de las patologías habituales en distintos tipos de cimentación.

La patología de las las arcillas arcil las expansivas: Una problemática relevante y a tener en cuenta en nuestro país, es la presencia de suelos arcillosos expansivos, cuya principal característica es la de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones r etracciones del subsuelo sobre el cual apoya la cimentación, debidos a cambios de humedad y que provocan en la mayoría de los casos daños estructurales importantes.

 ARCILLA  ARCIL LAS S EXPANSIVA EXPANSIVAS S COMPORTAMIENTO: Como introducción para el estudio de las patologías producidas por arcillas expansivas, es importante conocer su origen, naturaleza y base por tanto de estudio para su comportamiento frente a los cambios de humedad. Las arcillas expansivas, pertenecen a un grupo mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza química silícea denominados silicatos. Dentro de estos, en función de la distribución de los tetraedros de SiO44- se clasifican sistemáticamente dentro de los Filosilicatos o silicatos laminares. Así, a grandes rasgos y en función del tipo de arcilla, entre lámina y lámina, se emplazarán en mayor o menor medida las moléculas de agua que producirán el hinchamiento. Los materiales arcillosos que son susceptibles de sufrir hinchamiento o procesos de expansividad, que permiten una entrada muy grande de agua entre las láminas de su estructura, son principalmente los pertenecientes al grupo de las esmectitas. Como apunte, indicar que cuando el catión interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación o separación de las láminas, teniendo como resultado un alto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales, que dan lugar a propiedades especiales como las de los lodos estabilizadores tixotrópicos o bentonitas. Si por el contrario, tienen Ca o Mg como cationes de cambio su capacidad de hinchamiento será mucho más reducida.

12

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Descripc De scripción ión y origen de los daños   DESCRIPCIÓN  El comportamiento de este tipo de suelos frente a los cambios de humedad (problema que se acusa con los cambios estacionales debido a los ciclos de humectación-desecación humectación-desecac ión así como a la ascensión del nivel freático) da lugar a la variación de su volumen, produciéndos pr oduciéndose e movimientos por los asentamientos diferenciales de la cimentación, lo que puede llevar a la estructura a soportar esfuerzos superiores a los previstos en cálculo y por tanto producir patologías no admisibles, que pueden ser:

Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos.  Estos suelos •  provocan problemas de arrufo y quebranto combinados por empujes horizontales, que se manifiesta en fisuraciones en paramentos de fachadas:   Por arrufo o cedimiento de la cimentación en la parte central del edificio.

o

  Por quebranto o cedimiento de la cimentación en dos extremos al mismo

o

tiempo.

Fisuración y rotura de eleme elementos ntos estructurales: Fisuración de •  cortante en nudos de entramado, trabajo en ménsula con grietas horizontales y/o inclinadas, rotura de forjados, vigas, muros mur os de carga con grietas inclinadas y horizontales, etc. El asiento diferencial dif erencial excesivo da lugar al movimiento de los pilares o grupos de pilares, superándose el límite elástico de algunos elementos estructurales. Estos daños se manifiestan en principio en las fachadas ya sean portantes o no con las grietas anteriormente expuestas. • 

Rotura de ciment cimentación. ación.     Zapatas aisladas y/o corridas: despegue de cimentación, grietas

o

horizontales por empujes y grietas inclinadas por asiento diferencial. Losas: Grietas de flexión y distorsiones que pueden desembocar en o  giros y rotura de la misma. Pilotes: En obras antiguas, rotura de pilastras por cambio del estado de cargas, roturas por flexión, cortante o flexión, empujes sobre vigas riostras y los encepados, hundimientos por retracción del suelo, etc. Muros de sótano: Grietas por empujes laterales. o  • 

De Defor formación mación de pavimentos pavimentos.. 

enfatizando aún más el problema al •  Rotura de conducci conducciones ones, que producirse la rotura de colectores suministran agua al edificio. 13

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ORIGEN El origen de las patologías por arcillas expansivas, depende directamente de tres factores que pueden interaccionar entre si y que son: -La naturaleza geológica y geotécnica del suelo y en concreto el porcentaje de contenido en finos para su caracterización. -El grado de expansividad a determinar en función de los diferentes ensayos enunciados. -Cambios de humedad. Debido a la estación en la que nos encontremos o por otros factores externos tales como rotura de tuberías de abastecimiento de agua, de saneamiento, zonas de riego abundante, existencia de árboles de crecimiento rápido y hoja caduca próximos al edificio, etc., se produce la hidratación y deshidratación del terreno.

-PREVENCIÓN  -Para evitar la aparición de las patologías descritas, deberán seguirse una serie de recomendaciones generales a seguir tanto en proyecto como en ejecución y de las cuales deberán elegirse todas o algunas en función del caso particular.

REPARACIÓN Las actuaciones a llevar a cabo, son complejas y de elevado coste, siendo estrictamente necesaria la obtención de parámetros geotécnicos específicos para que el cálculo del recalce o refuerzo esté a la altura de las circunstancias y la patología no progrese. pr ogrese. Los principales métodos de reparación son:   Recalces en cimentación, mediante bataches o micropilotaje

o

  Zunchados horizontales y refuerzos en la estructura, tales como zócalos

o

armados y atados a la cimentación rodeando el edificio, vigas de atado a nivel de cubierta y forjados intermedios, rigidización de marcos de puertas y ventanas, empleo de contrafuertes, etc.

14

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

EFECTOS EFECT OS DEL SUELO EN LAS LA S EDIFICACION EDIFICACIONES: ES: -  -  -  -  -  - 

Fallos generalizados del suelo Fallos locales del suelo. Fallos de las cimentaciones. Fallos de la excavación. Fallos de las estructuras de contención.

15

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Conclusión   La cime cimentación ntación sobre arcillas ex expansivas pansivas es posible sie siempre mpre y cuando se cuantifique con exactitud el grado de expansividad y se tomen las medidas adecuadas a cada situación, siempre por supuesto del lado de la seguridad.   La realizac realización ión de un e estudio studio geo geotécnico técnico completo previo a la realización del proyecto donde se determinen las características geológicas y geotécnicas del terreno de apoyo de la cimentación, es esencial para no alterar las condiciones de trabajo previstas.   Será estrictamente necesario tomar llas as pre precauciones cauciones necesarias para no producir cambios de humedad durante la ejecución, así como verificar un saneamiento estanco y una red de drenaje que impida la llegada de agua a la cota de apoyo.

•

•

•

Es estrictamente necesario un estudio de suelos para poder realizar una infraestructura. Si se encuentra patologías en el suelo en necesario la intervención intervención de técnicos especializados en el área.

16

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

BIBLIOGRAFIA

https://www.asefa.es/comu nicacion/patologias/49-patologia tologias/49-patologias-ens-enhttps://www.asefa.es/comunicacion/pa  

cimentaciones-posibles-causas https://geoquantics.com/20 20/02/24/patologias-fallos-mas-comu 4/patologias-fallos-mas-comunes-losnes-loshttps://geoquantics.com/2020/02/2 terraplenes-obras-tierra/  https://www.udc.es/dep /dtcon/estructuras/ETSAC cturas/ETSAC/Profesores/va /Profesores/valcarcel/Mate lcarcel/Mate https://www.udc.es/dep/dtcon/estru rMRHE-0809/2a-Patologia%20de%20suelos.pdf   http://www.geoseismic.cl/la-imp .geoseismic.cl/la-importancia-mecanica ortancia-mecanica-suelos/ -suelos/  http://www

ENLACE DEL VIDEO https://www.youtube.com/watch?v=nddwYv_AM Vw   Vw

17

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ANEXOS:

18

 

 

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

19