problemas planteados por el suelo en ingenieria civil

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO ENCARGADO

: PROBLEMAS PLANTEADOS POR LOS SUELOS EN LA INGENIERIA

CURSO DOCENTE INTEGRANTES

: GEOLOGIA PARA INGENIEROS CIVILES : ING. GULLIANA REAÑO MARQUEZ : NAVARRO MECA MARILYN P. ORUNA INGA CARLOS C. RIVERA CRUZ JANIRO RIVERA JUAREZ FRESSIA C. SILVA MORALES GISELA M.

INTRODUCCION En la Ingeniería nos enco con ntramos con difere ren ntes clases de suelo loss, muchos de los cuales poseen características especiales, plan pl ante tean ando do se seri rios os pr prob oble lem mas y re reto toss a la in inge geni nier ería ía El estudio de estos suelos se ha iniciado en la mayoría de casos, luego que éstos han generado alguna falla o el colapso de las estr es truc uctu tura ras. s. La ma mani nife fest stac ació ión n de dell co comp mpor orta tam mie ient nto o an anóm ómal alo o de lo loss suelos está generalmente relacionada con algún fenómeno natural con la actividad del hombre.

SUELOS PROBLEMATICOS 

SUELOS EXPANSIVOS



SUELOS COLAPSABLES

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SUELOS DISPERSIVOS

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SUELOS ORGÁNICOS



RELLENOS SANITARIO

EFECTOS LOCALES DE SITIO 

FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS



DENSIFICACIÓN DE SUELOS

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AMPLIFICACIÓN SÍSMICA



DESLIZAMIENTOS INDUCIDOS POR SISMOS

SUELOS EXPANSIVOS CARACTERÍSTICAS, MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN Y SOLUCIONES

SUELOS EXPANSIVOS Definición: Son suelos que tienen la propiedad de contraerse o expandirse debido a cambios en su contenido de humedad. Este proceso involucra grandes cambios volumétricos generando esfuerzos considerables . Características de estos suelos: Son arcillas altamente plásticas y con alto contenido de montmorillonita en su composición.

a) Movimientos estacionales del terreno descubierto b) Movimiento estacionales debajo de un edificio, a partir de su construcción.

AGRIETAMIENTO PRODUCIDO POR EL LEVANTAMIENTO DE LA CIMENTACION

DISTRIBUCION DE LOS SUELOS EXPANSIVOS EN EL PERU Región Norte y Nor-oriente:  Piura.  Paita.  Talara.  Chiclayo.  Iquitos.  Bagua. Región Sur: ►Moquegua.

AGRIETAMIENTO POR EXPANSION DEL SUELO

METODOS DE IDENTIFICACIÓN En el campo  Características del terrón de suelo.  Características del terreno.  Clima. Ensayos de Laboratorio  Ensayos de Expansión Libre  Ensayos de Expansión Controlada

TALLADO DE LA MUESTRA PARA EL ENSAYO DE EXPANSION

ALTERNATIVA DE SOLUCION Reemplazo de suelo.  Cimentación flotante.  Pilotes excavados.  Pre humedecimiento.  Barreras de humedad verticales.  Cortinas de inyección de una mezcla de limos y cenizas volátiles.  Geomenbranas.  Estabilización Química.  – Con cemento.  – Con cal.  – Con cenizas volátiles  – Componentes orgánicos (resinas). 

SUELOS COLAPSABLES

CARACTERÍSTICAS Y ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

SUELOS COLAPSABLES Definición: Generalmente son suelos de origen eólico, cuya estructura está ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. Son suelos en estado metaestable, que generalmente se presentan en áreas desérticas. En la actualidad se incluyen en este grupo de suelos a aquellos fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes asentamientos por la lixiviación de dichos materiales.

Características de estos suelos: al contacto con el agua sufren cambios bruscos en su volumen por efecto del lavado de sus cementantes (sales), debido al reacomodo de sus partículas. Cuando el material cementante constituye gran parte de la matriz del suelo, el proceso de lixiviación también genera grandes reducciones de su volumen.

LOCALIZACIÓN DE LOS SUELOS COLAPSABLES Estos se encuentran en las regiones áridas y semiáridas. Los depósitos eólicos, coluviales, residuales, tufos volcánicos pueden ser colapsables. En Lima, se han encontrado estos tipos de suelos Antonia Moreno de Cáceres.

en la ciudadela

En otros departamentos a nivel Nacional: Arequipa, Majes, Moquegua.

EVALUACION POTENCIAL DEL COLAPSO

ALTERNATIVAS DE SOLUCION ► Generación del Colapso por Saturación. ► Impermeabilización de suelos. ► Evitar la construcción de jardines, diseñando jardineras. ► Estabilización del terreno mediante procesos físicos o

químicos. ► Compactación Dinámica. ► Técnicas de vibrosustitución con gravas. ► Inyecciones de impregnación de compactación,etc. ► Técnicas de vibración con explosivos.

El geotextil para la estabilización de suelos y terraplenes

Compactación Dinámica

SUELOS ORGANICOS Y TURBAS CARACTERISITCAS Y ALTERNATIVAS DE SOLUCION Definición: Son suelos que debido a su gran compresibilidad y bajo esfuerzo cortarte conduce a serios problemas de inestabilidad y asentamientos. TURBBAS : La turba es un material orgánico, de color pardo oscuro y rico en carbono . Está formado por una masa esponjosa y ligera en la que aún se aprecian los componentes vegetales que la originaron. Se emplea como combustible y en la obtención de abonos orgánicos. Características: - Altos contenidos de humedad. - Alta relación de vacíos. - Contenido de materia orgánica.

METODOS DE IDENTIFICACION Visual:  Color negruzco.  Alta plasticidad al tacto.  Olor fétido Laboratorio:  Contenido de humedad  Límites de consistencia.  Cantidad de materia orgánica.

Muestra de Suelo orgánico

Ensayo de Consolidación de una Muestra de suelo orgánico

ALTERNATIVAS DE SOLUCION Mezcla de suelos orgánicos con limos: Incrementa el esfuerzo cortante y reduce las deformaciones volumétricas.

SUELOS DISPERSIVOS CARACTERÍSTICAS Y MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN

SUELOS DISPERSIVOS DEFINICION:

Las arcillas dispersivas son aquellas que por la naturaleza de su mineralogía y la química del agua en los suelos, son susceptibles a la separación de las partículas individuales y a la posterior erosión a través de grietas en el suelo bajo la filtración de flujos.

CARACTERISTICAS Estas arcillas erosionan rápidamente en presencia del agua cuando las fuerzas repulsivas que actúan entre las partículas de arcilla exceden a las fuerzas de atracción (Van der Waals) de tal forma que las partículas son progresivamente separadas desde la superficie entrando a una suspensión coloidal. Por esta razón estas arcillas son llamados arcillas “defloculadas”, “dispersivas” o “erodibles”. Son suelos altamente erosivos a bajos gradientes hidráulicos del flujo del agua, e incluso en algunos casos en agua en reposo.

METODOS DE IDENTIFICACION Los suelos dispersivos no pueden ser identificados con una clasificación visual del suelo o con un índice de normas de laboratorio. Identificación “in situ”:   



Fallas por tubificación en pequeñas presas. Las grietas en carreteras por acción de la erosión. La erosión tipo túnel a lo largo de las quebradas o las arcillas unidas en Roca. La presencia de agua nublada en presas pequeñas y charcos luego de las precipitaciones.

EROSION PROFUNDA DE TUBIFICACION EN SUELOS DISPERSIVOS

Laguna de San José en Chiclayo, conformadas con suelos moderadamente dispersivos

DENSIFICACION DE SUELOS • Definición: Este fenómeno se produce por efecto del reacomodo

de las partículas de suelo, ocasionando de esta manera asentamientos en las estructuras. • Características de suelos densificables: 

Suelo friccionante no cohesivo.



Baja compacidad.



Sin nivel freático cercano.



Suelos pobremente gradados.

ASENTAMIENTOS PRODUCIDOS POR DENSIFICACION

METODOS DE IDENTIFICACION • Ensayos de campo: 

SPT, nos permite determinar si el suelo esta suelto, semicompacto o compacto.



Densidad natural “in situ” y densidad relativa . Cono Peck  Métodos Geofísicos. Con equipos de penetración ligera.

  

MEJORAMIENTO DE SUELOS 

Compactación dinámica.



Técnicas de vibroflotación.



Técnicas de vibrosustitución con grava



Inyecciones de impregnación, de compactación,etc.



Técnicas de Vibración por medio de explosivos.

TECNICA DE VIBROSUSTITUCION

Las columnas de grava, también conocidas como vibrosustitución, son una técnica de mejora de suelos mediante vibración profunda y aporte de gravas al terreno, formando columnas de grava compactada que incrementan la capacidad portante global, reducen los asentamientos y eliminan o reducen significativamente el potencial de licuación

FENÓMENO DE LICUACIÓN DE SUELOS • DEFINICION: La licuefacción (o licuación) es un fenómeno típico de

suelos saturados del tipo arenas finas y flojas y limos mal graduados, que ocurre cuando estos se someten a acciones dinámicas y que consiste en una pérdida de fuerza y rigidez debido a que la presión del agua aumenta de forma rápida hasta el punto de que las partículas quedan sueltas, se mueven libremente y pierden la capacidad de transmisión de esfuerzos. Su nombre deriva del hecho de que en ese momento el suelo se comporta como si se tratara de un líquido.

PERDIDA DE LA CAPACIDAD PORTANTE

MANIFESTACION EN LA SUPERFICIE DE LICUACION DE SUELOS

LA LICUEFACCIÓN DE LOS SUELOS, TÍPICA DE ZONAS CON DEPÓSITOS ARENOSOS, PROVOCÓ EL AGRIETAMIENTO

PROBLEMAS PLANTEADOS EN LAS ESTRUCTURAS DEBIDO AL COMPORTAMIENTO DEL SUELO L o s p r o bl e ma s g e o té c ni c os p u e de n i n du c ir :  P é r d i d a d e v i d a s.  D a m n i f i c a d o s.  C i e r r e y d a ñ o s a v í a s d e c o m u n i c a c i ó n.  D a ñ o s a e d i f i c a c i o n e s y v e h í c u l o s.  D a ñ o s g r a v e s a s e r v i c i o s p ú b l i c o s.

E n l a m ay or ía d e l os c as os e st os p ro bl em as so n p r e v i s i b l e s y e v i ta b l e s 

S i s e s i g u e n i n s t r u c ci o n e s s i m p l e s



Se c u r r e a e x p e r t o s e n l a m a t e r i a

E l p r o bl e ma g e o t éc n i co D e f i n i c i ó n:  C u a l q u i e r e v e n t o q u e c a u s e d e f o r m a c i o n e s y da ñ o s a u n t e r re n o y a l a s o b r a s c i v i l e s c i r c u n v e c i n a s .

TIPOS DE PROBLEMAS GEOTÉCNICOS: A s e n t a m i e n t o s d e l ter reno  E x p a n s i ó n d e l t e r re n o  A g ri e ta m ie n t o s d e l t e rr e n o y l a s e s tr u ct u ra s  Desliza mientos  E r o s i ó n d e l t e r r e n o. I n d ic i o s d e p r o bl e ma s g e o té c n ic o s  P ue rt as y v en ta n as q ue s e t ra ba n o e st án d es cu ad ra da s, o c o n d i f i c u l t a d e s p a r a abri r o c e r r a r.  G r i e t a s n u e v a s o g r i et a s v i s i b l e m e n t e r e p a r a d as e n l a e s t r u c t u r a y e n o b r a s e x t e r i o r e s.

D e sn i v e l e s e n t r e p i s os y t e rr e n o . E l t e r re n o h a b a j a d o d e j a n d o e l p i s o a l a i r e en a l g u n o s s e c t o r e s.  D ep re si o ne s e n e l t er re no . U n j a r d í n e n á r e a s p l a n a s o e n p e n d i e n t e ,n o r m a l m e n t e n o d eb e t en er f or ma s o nd ul ad as .  L e v a nt a mi e n t o s d e l t e rr e n o y d e a c er a s. A v ec es e st os l ev an ta mi en to s s o n d eb id os a r aí ce s d e á rb ol es . S i e st o n o e s e vi de nt e, p ue de n s er p or e xp an si ón d el s ue lo 

CIMENTACIONES En la ingeniería Civil, la mayoría de las construcciones están apoyadas en el suelo, por ello es indispensable saber si el suelo es firmen o a que profundidad encontramos suelo firme. Tenemos el caso de las cimentaciones superficiales que son las zapatas aisladas (cuando el suelo firme es casi superficial) y las cimentaciones profundas, que usan los pilotes, cajones o pilas (el suelo firme esta varios metros de profundidad) que requieren métodos más sofisticados para su construcción, ya sean fabricados en sito o prefabricados. El problema de cimentación no es simplemente el definir alguna estructura ajena al suelo, sino la elaboración de un apoyo satisfactorio y económico para una estructura, el cual puede ser el suelo con algún tratamiento adecuado que le mejore la capacidad de carga. El problema fundamental es evitar asentamientos que en algunas edificaciones puede aceptarse hasta 0.5 m, pero en otras 0.02 cm es demasiado.

C I M E N T A C I O N E S

P R O F U N D A S

EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN EJEMPLO DE UNA PRESA DE TIERRA, el material de préstamo es arcilla para el núcleo o corazón, revistiéndose de grava y enrocado para evitar la erosión, es importante resaltar que el material usado es de la zona (arcilla), en cuanto a gravas y rocas de una zona cercana. Este tipo de presas se adopta cada vez más por su economía y mejores resultados, pero debemos tener en cuéntalas dimensiones optimas, espesores de grava y roca, hinchamientos, humedad, resistencia, permeabilidad, durabilidad, perdidas y restricciones.

PRESAS DE TERRAPLÉN

Presa Ataturk, Río Eufrates - Turquía

PAVIMENTO DE UNA CARRETERA 

Los pavimentos son estructuras que consisten en capas superpuestas de materiales procesados por encima del terreno natural con la finalidad de distribuir las cargas aplicadas por un vehículo a la subrasante.

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La estructura del pavimento debería ser capaz de proveer:  

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Una calidad de manejo aceptable Una adecuada resistencia al ahuellamiento, deslizamiento y agrietamiento Apropiados niveles de reflejo de luz, y un nivel bajo de ruido.

El objetivo final de la estructura es transmitir las cargas de la llanta de tal manera que no se sobrepase la capacidad portante de la subrasante.

PAVIMENTOS

ESTABILIDAD DE TALUDES El campo de la estabilidad de taludes estudia la estabilidad o posible inestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabo una obra de construcción de ingeniería civil, siendo un aspecto directamente relacionado con la ingeniería geológica - geotécnica.  Razones geológicas: laderas posiblemente inestables, orografía acusada, estratificación, meteorización, etc.  Variación del nivel freático: situaciones estacionales, u obras realizadas por el hombre.  Obras de ingeniería: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, como de minería.  Los taludes además serán estables dependiendo de la resistencia del material del que estén compuestos, los empujes a los que son sometidos o las discontinuidades que presenten. Los taludes pueden ser de roca o de tierras. Ambos tienden a estudiarse de forma distinta.

TALUD PROTEGIDO CON MALLAS

ESTABILIDAD DE TALUD

PROBLEMAS ESPECIALES DE INGENIERÍA DE SUELOS 

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VIBRACIONES: algunos suelos granulares son propensos a compactarse fácilmente con las vibraciones causadas por los equipamientos de los edificios, causando así asentamientos o incluso resonancia. EXPLOSIONES Y TERREMOTOS : producen ondas que se transmiten por el suelo y hacen vibrar las construcciones, el uso de explosivos hace querer tener construcciones que resistan los impactos de onda que estos causan, en especial de los explosivos atómicos. Se plantea el uso de estos en la construcción de canales u otros, pero se duda de la reacción de la geología cercana a tal impacto, o en las formaciones que estas generen.

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EL ALMACENAMIENTO DE FLUIDOS INDUSTRIALES EN DEPÓSITOS DE TIERRA: Llega hacer muy útil y barato, usado para almacenar petróleo por  una mejor interface entre este fluido y las partículas de suelo, también se usa para almacenar propano a -42ºC y gas natural licuado a -160ºC, ya que a esta temperatura el suelo húmedo es prácticamente impermeable. HELADA : La expansión por efectos de helada es un problema que en las zonas donde hay este fenómeno causa grandes daños si no se controla en forma adecuada, para el ingeniero es un reto ya que tiene que prever que el material no se expanda, que los pavimentos aguanten el reblandecimiento de primavera y siga funcionando la estructura. HUNDIMIENTOS REGIONALES :Causados por la extracción de petróleo y agua del subsuelo, la forma de evitarlos es buscar como reponer los volúmenes extraídos.

CONCLUSIONES 

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Ante la expansión y contracción de las arcillas expansivas, se debe definir el sistema de Manera rígida que garantice solidez a la edificación. Los elementos del edificio en contacto con el terreno como son las cimentaciones. Las zonas más vulnerables de estos problemas en el país se encuentran mayormente, en Pie de valles, quebradas de costa y selva. Los factores biológicos, clima , temperatura, humedad que modifican la geomorfología de los suelos ocasionando fisuras, grietas, rajaduras, oxidaciones, desprendimientos, degradaciones, etc. debilitando poco a poco las estructuras .