Comentarios sobre la estabilización de los suelos
Posted by Guillermo Arizpe on Sep 16, 2008
Pregunta: Yussy Moreno
Recibí un correo de Yussy Moreno, en el cual solicita hacer referencia a los procedimientos que se emplean para la estabilización de los suelos.
Respuesta paraYussy Moreno:
El tema referente a la estabilización de los suelos, además de ser técnicamente muy importante, también es actualmente muy amplio y continúa desarrollándose cada vez más. Lo anterior debido tanto al avance continuo de la tecnología, como también al amplio campo de aplicación que la estabilización de suelos tiene en la ingeniería práctica.
Para hablar sobre la estabilización de suelos, en un espacio tan corto como el de esta comunicación, creo conveniente hacer primero una referencia a un tema que ya ha sido tratado anteriormente en esta página. La estabilización de suelos será conveniente agruparla, con la finalidad de establecer un sentido de orden y poder concretar las ideas. En este escrito la agrupación la llevaré a cabo, siguiendo en parte lo escrito por E.Santoyo V., J.Segovia P. y M. Trigo L. (para mayor abundamiento de información, se recomienda consultar la Memoria de la XVII Reunión Nacional de ANALISEC, celebrada en Ixtapa, Guerrero, México), ya que considero que han llevado a cabo un muy buen y práctico trabajo de clasificación y ordenamiento sobre el tema aquí mencionado, el cual vale la pena leerlo. Me referiré, básicamente a los suelos cohesivos blandos, ya que en este tipo de suelos es en donde se presentan los casos de mayor interés para la ingeniería.
Una forma de agrupar las técnicas principales, propuesta por los investigadores antes mencionados, es la siguiente:
- Inclusiones Rígidas y Mezclado con Cementantes
- Tratamiento Electrosmótico y la Inducción de Consolidación.
- Refuerzo de Mortero Inyectado.
Dentro de las Inclusiones Rígidas (1), se considera, por ejemplo, el hincado de pilotes, con una aplicación diferente a la tradicional (los pilotes de hincan sin contacto con la cimentación). Originalmente, por los años 40, nos indican los investigadores, se aplicaba una carga previa o precarga, lo cual se complementó con la construcción de drenes verticales formados con arena para posteriormente pasar a los drenes formados con empleo de papel encerado o plástico.
El Tratamiento Electrosmótico así como la Inducción de Consolidación (2), se enfocan más hacia el incremento de la resistencia a cortante del suelo tratado.
En cambio los tratamientos a base de Mortero Inyectado (3), inducen la formación de una estructura a base de láminas de mortero dentro de la estructura misma del suelo, lo cual le proporciona una especie de esqueleto resistente, por decirlo simplemente.
Yussy, le recomiendo, dentro de lo mucho que se encuentra escrito sobre el tema de estabilización de los suelos, trate de conseguir lo escrito por los investigadores arriba mencionados. Muy probablemente, poniéndose en contacto con ANALISEC, A.C. (Asociación de Laboratorios Independientes al Servicio de la Construcción, A.C., www.analisec.org), le sea posible conseguir un ejemplar de la Memoria de la XVII Reunión Nacional, que se menciona arriba en este escrito, o bien el correo electrónico del Dr. Enrique Santoyo V., y solicitarle una copia de su conferencia. Reciba un saludo.
CIMENTACION EN ARCILLAS EXPANSIVAS
Posted by Guillermo Arizpe on Aug 26, 2008
Escribe “MELISA”: … la construcción de una casa sobre un terreno que tiene arcilla…, que tratamiento hay que realizarle al suelo…, … como se construye.
MELISA: Los problemas, cuando se trata de arcilla, sobre todo cuando dicha arcilla es muy expansiva, como la que usted menciona en su comunicación, generalmente no presentan casos sencillos de resolver y el enfoque del procedimiento constructivo depende de varias circunstancias.
Algunos tipos de arcilla, como las montmorillonitas, por ejemplo, pueden acusar valores de expansión muy altos, los cuales por lo general coinciden con un Límite Líquido también alto. Aún y cuando existen algunas diferencias de opinión respecto a lo que es “un Límite Líquido alto”, yo considero que si es mayor de 50% ya debe considerarse alto (por los problemas que puede generar), aún y cuando existen arcillas que acusan un Límite Líquido mucho mayor a dicho valor.
Menciona usted la presencia de arcilla muy expansiva a 30 y a 60 cm. de profundidad, sin embargo, lamentablemente no hace mención, en su comunicación, respecto a la formación estratigráfica a mayor profundidad, ni a ninguna otra información importante y necesaria en estos casos.
Efectivamente existen actualmente diversos tratamientos para combatir los efectos perjudiciales de las arcillas expansivas. Estos tratamientos del terreno, mejor conocidos como estabilización de suelos, se basan en modificar las características indeseables que muestra un cierto tipo de suelo, para el uso específico que pretendemos darle. No debe perderse de vista que la presencia de una arcilla expansiva, como en su caso, puede ser problemática tanto por la probable baja capacidad de carga que presente, como por la amenaza de provocar fuertes movimientos diferenciales a la estructura que pretende construir. Sin embargo no debe perderse de vista que para que una arcilla expansiva nos cree problemas, es necesaria la presencia de agua, y por lo tanto se vuelve de importancia primordial conocer y tomar en cuenta todo lo relacionado con dicho elemento: ¿existe un nivel de agua freática en el terreno? Y de ser así ¿a qué profundidad?, ¿Dicho nivel es de características variables según la época o temporada?, ¿La topografía del terreno permite la llegada de escurrimientos de puntos más altos?, ¿Se encuentra cercano el predio a un río, canal de riego, lago o depósito de agua que genere filtraciones?, ¿La zona es de lluvia abundante y frecuente?, ¿Cómo es el clima?.
Melisa, si cuenta usted con pruebas de Laboratorio de Mecánica de Suelos, llevadas a cabo en muestras de las arcillas expansivas que menciona, los resultados obtenidos serían muy útiles para tener una mejor idea del problema específico. Si se han llevado a cabo sondeos en el predio o en la zona en que se encuentra localizado, o si existen cortes, excavaciones u otros tipos de obras en calles (como pudieran ser zanjas para instalaciones de agua o drenaje), que permitan tener una mejor idea de la formación estratigráfica, así como del comportamiento de los taludes, también sería útil; así como una descripción del lugar, en cuanto a topografía, clima, vegetación; comportamiento observado y procedimiento constructivo que ha sido seguido en obras que se encuentren en la vecindad (que tipo de cimentación, tipo de muros, entrepisos, cubiertas, etc.), podría ayudar a tener una información aprovechable al respecto. Si puede proporcionarme alguna de esa información, así como toda aquella relativa a la Mecánica de Suelos, aún cuando yo no la haya mencionado en este escrito, pero que usted considere importante para el caso, se lo agradecería, ya que eso me permitiría formular comentarios más concretos al respecto de lo que usted plantea.
SMA usada como superficie de rodamiento
Posted by Guillermo Arizpe on Aug 4, 2008
Erik Mendoza pregunta: “… usted en un artículo indica que una SMA puede ser usada como superficie de rodamiento y ésta a su vez puede ser aplicada sobre una buena base que pasa cuando la base es rígida es decir estabilizada con cemento portland, los esfuerzos de la SMA hacia donde se disipan en el entendido de que al ser rígida no se forma el cono de esfuerzos y éstos a su vez no son transmitidos a las capas inferiores”.
Eric Mendoza: Si sobre una estructura para pavimento se coloca una capa como “superficie de rodamiento” o también muchas veces denominada como “superficie de contacto con el tránsito”, del Tipo SMA, y la estructura se encuentra formada por una capa de base que ha sido estabilizada con cemento, y ésta tiene un espesor adecuado, determinado por algún procedimiento de cálculo de los comúnmente aceptados. Al aplicar el criterio de distribución de esfuerzo / profundidad siguiendo la forma cónica, el ángulo formado entre la vertical y la línea de inclinación cónica, generalmente denominado como ángulo “alfa”, se incrementará si encontrara una capa de mayor resistencia. Como sucede, por ejemplo, en los casos en los cuales empleamos un geosintético de características apropiadas, intercalado, a una profundidad calculada dentro de la estructura de un pavimento, el ángulo alfa formado para la capa superior (antes del reforzamiento proporcionado por el geotextil), al llegar al geosintético, se incrementará formándose una distribución más amplia de esfuerzos en el plano inmediato inferior del mencionado geosintético y distribuyendo una presión unitaria menor a las capas inferiores.
En el caso de tener una base estabilizada con una cierta cantidad de cemento dependiente del diseño previo efectuado para su estabilización, es de suponerse que forma parte de una estructura de pavimento capaz de soportar todos los esfuerzos generados por el tránsito, pero que a su vez podrá adquirir una seria sensibilidad a cambios de temperatura y de humedad, lo cual fácilmente podrá traducirse en agrietamiento, el cual a su vez y en muchos casos profundiza en todo el espesor de la capa estabilizada pudiendo afectar su estructura y por tanto su vida útil. La construcción de una carpeta Tipo SMA (si se cuida en el proyecto el espesor de diseño del SMA para que se encuentre en una proporción adecuada con el tamaño máximo del pétreo empleado), podrá proporcionarle, con una buena elaboración y tendido así como complementada con riegos de impregnación y liga aplicados empleando, para ello, de preferencia un biopolímero (los asfaltos rebajados y las emulsiones asfálticas presentan un alto grado de dificultad a la penetración en una base estabilizadas con cemento y bien compactada). Un SMA correctamente elaborado y bien aplicado, podrá proporcionarle a su pavimento una magnífica protección para la base estabilizada con cemento, y además (con bombeo y pendiente adecuados) puede proporcionar un elevado factor de seguridad tanto por lo que se refiere a derrapes como al “aqua-planeo” y salpicadura de agua. El espesor compacto de un SMA no es aconsejable considerarlo en cuanto al espesor estructural del pavimento se refiere (como no es aconsejable considerar el espesor de otros tipos de carpeta flexible, salvo algunos casos especiales) .
Espero haya quedado lo suficientemente claro lo expuesto en esta breve respuesta,
Vivienda con fisuras en muros
Posted by Guillermo Arizpe on Jul 26, 2008
Pregunta: José Manuel Mendivil S. :
“…un problema con una vivienda la cual ha estado presentando fisuras en muros repetidamente; no hemos alterado la estructura de la vivienda… …me preocupa que aún haciendo las modificaciones sigamos con los problemas de asentamientos y expansión del suelo bajo la vivienda… … mi pregunta es si hay algún método por el cual se pueda estabilizar la arcilla bajo la plataforma…”.
José Manuel Mendivil S.: El problema que plantea, ingeniero, respecto a la presencia de fisuras en muros, en edificación de vivienda, es un tipo de problema bastante extendido actualmente. En muchos de los denominados: desarrollos habitacionales, que se llevan a cabo en diferentes regiones, se han estado presentando fisuras y/o grietas, en forma un tanto recurrente en ubicaciones tales como esquinas de los huecos en muros, dejados para ventana, puertas, así como algunos otros tipos de espacios verticales.
Cuando la estructura para vivienda se encuentra apoyada sobre una losa de concreto, es necesario que dicha losa tenga un comportamiento lo suficientemente rígido, respecto a un plano horizontal. Si la losa fuese capaz de sufrir alabeo, flexión o pandeo respecto a dicho plano, aún de una magnitud muy pequeña, fácilmente podrá generar esfuerzos en puntos críticos de la estructura vertical, así como de las horizontales en entrepiso y cubierta, o bien en las uniones que pudiese haber entre ellas. Si los esfuerzos generados no pueden ser resistidos en los mencionados puntos críticos por elementos capaces de absorber la magnitud de tensión y/o torsión generadas, ni el concreto hidráulico ni el mortero empleado para unir piezas, tendrán capacidad para resistirlos. Si en la losa de cimentación aparecen grietas, o aún fisuras, debe verificarse cuidadosamente si no ha sido afectada su horizontalidad y estructura (si no está fracturado el concreto en uno o más puntos), ya que ello influirá para dificultar la permanencia de las reparaciones que sean efectuadas a las estructuras verticales.
Si para apoyar la losa de cimentación de una vivienda, se construye una capa de material compuesto por materiales de buena calidad, inertes y bien compactados, pero apoyada sobre un grueso estrato arcilloso (menciona en su escrito que el estrato arcilloso tiene aproximadamente 2 m. de espesor), la determinación de Capacidad de Carga, no solamente se deberá determinar tomando en cuenta el espesor de la capa superior construída, sino para toda la profundidad en la cual pueda afectar la carga debida a la construcción, y en cuya determinación (de la Capacidad de Carga), también influyen las dimensiones de la losa de cimentación. Es por ello siempre recomendable que las plataformas de suelo de apoyo para las losas de cimentación de ese tipo, se extiendan a lo ancho y a lo largo más allá de las dimensiones de la losa misma, cuando menos un metro.
Para que un estrato de arcilla sufra expansión es requerida la presencia de agua, por lo que es necesario, para un caso como el que usted plantea, asegurarse de que las áreas de jardín, así como patios traseros y espacios laterales colindantes, no permitan que llegue hasta la arcilla del subsuelo, sobre todo a la que se encuentra inmediatamente debajo de la plataforma construída, el agua de lluvia y de riego; así como que instalaciones tales como cuartos de lavar drenen correctamente sin infiltraciones al subsuelo.
Para estabilizar una arcilla existen diferentes procedimientos y métodos, pero para el caso en que ya se encuentra construída la vivienda, como el que usted plantea, se debe impedir la llegada del agua a la arcilla, para lo cual posiblemente deba considerarse el diseño de un adecuado sistema de sub-drenaje. Para ello debe analizarse un tipo de sub-dren sintético de sección oval vertical con el cual se puede lograr una mucho mayor eficiencia. Será muy conveniente que pueda usted conocer la formación estratigráfica a mayor profundidad de la indicada en su mensaje (2 m.).
Espero que dentro de la gran brevedad de esta respuesta, ya que se encuentra muy resumida, pueda encontrar algo que le sea útil, respecto al problema que plantea. Saludos.
Erosión de Suelos
Posted by Guillermo Arizpe on Jul 25, 2008
José Angel: Desea saber sobre el tipo de estudios que tiene que hacer para problemas de erosión.
José Angel: La erosión que se presenta en suelos que son denominados como “dispersivos”, puede crear en el área de la construcción y en algunos casos, problemas importantes y serios, pero también muy interesantes. Vayamos por partes, ya que José Angel no nos proporciona mucha información sobre el problema en particular.
En ingeniería, por lo general, a los suelos que son muy susceptibles a sufrir erosión se les conoce como suelos dispersivos, y quizá puedan, en un intento de definición sencilla, decirse que: son suelos muy susceptibles a permitir que sus partículas se separen entre sí, así como a formar grietas y túneles bajo la acción y efecto del agua. Este tipo se suelos pueden ser afectados por flujos de agua y en algunos casos aún por agua en reposo.
La primera información se obtiene de las observaciones iniciales, ya que en este tipo de suelos generalmente se presentan erosiones, las cuales pueden ser muy profundas, dependiendo de la formación estratigráfica, la cual en algunos casos puede observarse en zonas erosionadas o bien en fallas por carencia de estabilidad en los taludes, generalmente verticales que se tienden a formar. El suelo debe inspeccionarse con detenimiento para detectar túneles y grietas, que en muchos casos pueden ser profundos. En algunos casos puede observarse, en terrenos erosionables, sobre todo poco después de una lluvia, como los charcos que se forman contienen agua muy turbia, sus bordes tienden a ser verticales y de acuerdo con la formación estratigráfica será su profundidad. Estas observaciones sólo pueden proporcionarnos una idea general de que existen suelos erosionables, pero deberá efectuarse su clasificación detallada.
En una forma muy general, puede decirse que para estos casos existen pruebas de laboratorio tanto de tipo químico como de tipo físico. Dentro de los primeros debe determinarse sobre todo el Sodio, tanto la proporción de absorción como el porcentaje de Sodio intercambiable. Deben llevarse a cabo básicamente, además de las pruebas comunes de clasificación de suelo, las denominadas como:
-
De Doble Hidrómetro ( ASTM D 4221-90.)
-
Pinhole Test (ASTM D 4647-93), (Agua en movimiento)
-
Crumb (5400-89, Bureau of Recl.), (Agua en Reposo)
Emulsión Aniónica
Posted by Guillermo Arizpe on Jul 25, 2008
Felipe Mtz, Envía un correo en el cual nos dice haber llevado a cabo un riego de impregnación, en el cual empleó una emulsión aniónica, notando que la emulsión no penetra la base hidráulica, y nos hace la pregunta sobre cuál puede ser el prejuicio que dicha situación puede provocar.
Felipe Mtz.: Como puede usted leerlo aquí mismo, en la parte correspondiente a PAVIMENTOS, al construir un pavimento de tipo flexible, el riego de impregnación se aplica buscando cubrir, cuando menos, cuatro importantes puntos, que en forma resumida pueden expresarse como sigue:
- Cubrir y ligar las partículas minerales que se encuentran en la superficie (o cerca de ella) en la capa de base construida.
- Ayudar a proteger y/o incrementar el Factor de Adherencia, que debe existir en la interfase carpeta / base, para ayudar a resistir esfuerzos provocados por el tránsito.
- Cubrir y ligar todas las partículas sueltas o frágilmente adheridas que se encuentren sobre la superficie de la capa de base.
- Proveer, en combinación con el riego de liga, la adhesión entre carpeta y base.
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Se presenta con mucha frecuencia, cuando se emplean emulsiones asfálticas como riego de impregnación, la obtención de penetración baja de asfalto en la capa de base, ya que generalmente se logra que sea el agua, manchada con asfalto, la que penetre y tiende a quedarse una especie de nata de asfalto en la superficie de la capa.
Ahora bien, si no se logra una buena penetración (de 5 o 6 mm., como mínimo), sucede con frecuencia que la interfase carpeta / base formada sea muy débil para resistir esfuerzos tangenciales generados por el tránsito. Lo cual se encontrará en función, también, del tipo de tránsito a que sea sometido el pavimento particular de que se trate, tanto en peso como en volumen de vehículos.
En vista de que los asfaltos denominados como “rebajados”, de buena calidad tienden a desaparecer del mercado (en algunos casos, no en todos, por razones ecológicas), en muchos lugares; están siendo sustituidos, algunas veces por cemento asfáltico rebajado con diesel o algún solvente similar, con el consiguiente perjuicio que esto ocasiona en los pavimentos, al contribuir con la aparición de manchas en la superficie, al poco tiempo de ser abierto al tránsito un pavimento.
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La baja penetración de un riego de impregnación, puede influir, sobre todo cuando se trata de pavimentos con poco espesor de carpeta, con la presencia de deformaciones principalmente transversales al sentido del tránsito, sobre todo en aquellas zonas en las que se presentan esfuerzos de frenaje o aceleración así como maniobras o giro de vehículos; tal como puede suceder en cruces con vías de ferrocarril, o en cruceros de calles y caminos; altos y aceleración en semáforos, etc. Razón por la cual en muchos lugares, el asfalto empleado en los riegos de liga y de impregnación han sido sustituidos por aplicación de polímeros debidamente formulados para ello.
Los Efectos Sísmicos en Estructuras
Posted by Guillermo Arizpe on Apr 29, 2008
Giancarlo Cuneo, pregunta: El tema que trata G. Cuneo, hace referencia a: ”…despejar dudas sobre la aplicación de resina de expansión, para fisuras en paredes y estabilizar y consolidar suelos, en zonas y terrenos susceptibles a sismos y terremotos…” y solicita comentarios al respecto.
Giancarlo Cuneo: El tema que usted trata en su comunicación, es de una enorme importancia y actualidad, sobre todo para aquellos lugares, como Perú, en los cuales la actividad sísmica es un riesgo muy real que ha causado y continúa causando enormes daños de toda índole.
En este breve espacio y para una mayor claridad, haré una …. para continuar leyendo visita: Efectos Sísmicos en Estructuras
Capacidad Ultima de Carga Teoría de Terzaghi
Posted by Guillermo Arizpe on Apr 14, 2008
R. Estanol P.: Pregunta sobre aplicaciones de la Teoría de Terzaghi, en relación con la Capacidad Ultima de Carga.
Para Leer la respuesta ve a Capacidad Última de Carga, Teoría de Terzaghi
Debido a que este tema ha despertado mucho interés entre los lectores de ésta página WEB, según me lo hacen saber en sus búsquedas y preguntas, próximamente incluiremos un programa que ayude a calcular, para visualizar con mayor claridad y rapidez, el cambio que sufre el valor de la Capacidad Ultima de Carga de un suelo de determinadas características, cuando variamos las de una zapata desplantada en él.
Riegos de Impregnación
Posted by Guillermo Arizpe on Apr 12, 2008
Nos escribe Ricardo Montes: En su comunicación, entre otras cosas nos formula unas preguntas referentes a si se puede impregnar una capa de base humedecida, y si se puede dejar la base impregnada por 3 días antes de extender sobre ella la carpeta de mezcla asfáltica.
Para leer la Contestacion a da click en: Impregnar Una Capa de Base Humedecida
Muros de Concreto Hidráulico
Posted by Guillermo Arizpe on Mar 6, 2008
Pregunta José D. Manrique : Una consulta: Cuando en un muro que va a trabajar bajo nivel freático hay filtraciones de agua por “cangrejeras” en varios puntos, existe una norma para aceptar o rechazar este muro, bajo que modelo estadístico. Gracias.
José D. Manrique: Para la aceptación o rechazo de una obra, o parte de una obra de ingeniería, sea ésta sencilla o compleja, por lo general se recurre al …
para continuar leyendo ve a la pagina: Muros de concreto Hidráulico
