Cimentaciones en Suelos Expansibles y Colapsables - Informe

“

CIMENTACIONES EN SUELOS

EXPANSIBLES Y COLAPSABLES”

Curso

:

Geotécnia II

Docente

:

Ing. Wilver Morales Céspedes

Alumnos

:

Fernández Ortiz Sangay, Kory Meliza Moreno Llerena, Teresa Morillas Nacarino, Pier Quiliche Carrasco, Cristian Paúl Saucedo Julcamoro, Katherine

Ciclo/Año

:

IX – 5° 5° CAJAMA RC RCA, A, 23 DE JUN I O DEL 20 2014 14

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ing. Geológica

“En la mayor parte del mundo, el conocimi ento ento ” es una construcción imaginaria ”

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“En la mayor parte del mundo, el conocimi ento ento ” es una construcción imaginaria ”

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TABLA DE CONTENIDOS TABLA DE CONTENIDOS ................................................................................................ 2 INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 4 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5 I.

OBJETIVO OBJETIVO GENERAL ............................................................................................ 5

II.

OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECIFICOS ESPECIFICOS ................................................................................... 5

CAPÍTULO I: SUELOS EXPANSIBLES EXP ANSIBLES............................................................................ 6 1.

SUELOS EXPANSIBLES ........................................................................................ 6 1.1.

SUELO EXPANSIVO ....................................................................................... 6

1.1.1.

MECANISMOS MECANISMOS DE EXPANSIÓN EXPANSIÓN .............................................................. 6

1.1.2.

EFECTOS DAÑINOS ................................................................................ 8

1.1.3.

FUENTES DE SATURACIÓN SATURACIÓN ................................................................. 11

1.2.

MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN.................................................................. 12

1.2.1.

Patrones de afectación típicos a las estructuras. estructuras. .................................... 12

1.2.2.

IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS EXPANSIVOS .............................. 14

CAPITULO II: SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS .......................................................... 17 2.

SOLUCIONES SOLUCIONES EN ESTRUCTURAS ..................................................................... 17 2.1.

SOBRE LA ESTRUCTURA ESTRUCTURA ............................................................................ 17

2.1.1.

CIMENTAR BAJO LA CAPA ACTIVA ..................................................... 17

2.1.2.

ACTUACIONES ACTUACIONES SOBRE LA ESTRUCTURA: ESTRUCTURA: ......................................... 17

2.1.3.

ACTUACIONES ACTUACIONES SOBRE EL TERRENO: TERRENO: ................................................ 18

2.1.4.

PARA EL PROYECTO DE LA CIMENTACIÓN CIMENTACIÓN ....................................... 19

2.1.5.

PARA RESOLVER ESTA SITUACIÓN ................................................... 19

2.1.6. ACTUAR EN EL EL SENTIDO SENTIDO DE REDUCIR REDUCIR O ELIMINAR ELIMINAR LA EXPANSIÓN EXPANSIÓN DEL SUELO .......................................................................................................... 19 3. METODOS DE COMO IDENTIFICAR UN SUELO POTENCIALMENTE EXPANSIVO EXPANSIVO ................................................................................................................ 20 3.1.

Identificación Identificación Visual ....................................................................................... 20

3.2.

Identificación Identificación Mineralógica Mineralógica ............................................................................. 20

3.3.

Métodos cualitativos o indirectos.................................................................... 21

3.3.1.

Los límites de Atterberg o límites de consistencia consistencia ................................... 21

3.3.2.

Contenido de Coloides ............................................................................ 22

3.3.3.

Determinación de la expansión Libre ...................................................... 23

2


3.4.

4.

5.

Métodos semicuantitativos semicuantitativos o directos. ............................................................ 26

3.4.1.

Prueba del índice de expansión expansión (ASTM D4829): ..................................... 26

3.4.2.

Pruebas de presión de expansión expansión ........................................................... 29

CIMENTACIONES CIMENTACIONES FLOTANTES........................................................................... FLOTANTES........................................................................... 33 4.1.

TIPOS DE SUELOS ....................................................................................... 33

4.2.

CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTES Y LOS FENÓMENOS ...................... 34

4.3.

USO DE LAS CIMENTACIONES CIMENTACIONES FLOTANTES ............................................. 35

ESTABILIZACIÓN ESTABILIZACIÓN DE ARCILLAS ARCILLAS EXPANSIBLES EXPANSIBLES................................................ 36 5.1.

El fenómeno f enómeno de la expansividad expansividad..................................................................... 36

5.2. Actuación sobre la estructura estructura y el sistema de cimentación cimentación............................. 41

6.

5.2.1.

Fundaciones Fundaciones Superficiales En Suelos Expansivos. ................................. 41

5.2.2.

El Caso De Las Zapatas Corridas. .......................................................... 42

5.2.3.

El Caso De Las Zapatas Aisladas. .......................................................... 43

5.2.4.

El Caso De Las Losas De Fundación. Fundación. ..................................................... 44

SUELOS COLAPSABLES COLAPSABLES..................................................................................... 45 6.1.

Definición de colapso: .................................................................................... 45

6.2.

Características Características comunes: comunes: ............................................................................... 46

6.3.

Clasificación Clasificac ión de los métodos de identificación de suelos colapsables: .......... ...... .... 46

6.3.1.

Métodos basados en parámetros parámetros físicos de suelos ................................. 46

6.3.2.

Métodos basados en ensayos ensayos endométricos endométricos........................................... 47

6.3.3.

Métodos basados en la magnitud del asentamiento por colapso ............. 47

6.4.

SOLUCIONES INGENIERILES EN SUELOS COLPASABLES ...................... 47

6.4.1.

Mejoramiento de suelos colapsables....................................................... colapsables....................................................... 48

CONCLUSIONES............................................................................................................ 50 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS BIBLIOGRAFICAS................................................................................ 51

3


INTRODUCCIÓN Muchos de los fenómenos que determinan el comportamiento de los suelos son complejos y no pueden siempre reducirse a causas caus as puramente mecánicas, sino que muchas veces intervienen factores de otra índole como químicos, ambientales , etc., provocando un comportamiento singular del terreno. En algunos suelos, estos factores no mecánicos tienen una importancia capital y son objeto de un estudio particular. Dicho grupo de suelos es conocido genéricamente como suelos estructuralmente inestables. Los principales fenómenos que afectan a algunos de estos sue los es el colapso y la expansividad brusca de su estructura intergranular, denominándose a estos suelos que presentan estas características: suelos expansibles y suelos colapsables; ambos son suelos parcialmente saturados y son suelos que reaccionan o experimentan variaciones producto del cambio de humedad. Los primeros son representados por las arcillas y los segundos generalmente por limos. Cuando un suelo parcialmente saturado bajo una carga, sufre un aumento de humedad, puede ocurrir un colapso o una expansividad, es por ello que se llaman así. El problema de los suelos expansivos y colapsables existe prácticamente en todas partes del mundo. Sus resultados, es decir, el levantamiento, rotura y daño de pavimentos, edificaciones ligeras, revestimientos de canales y embalses ocasionan cuantiosas pérdidas. En estas notas se analizarán principalmente aquellos suelos en los cuales la expansividad y el colapso provocados por hundimiento, etc. .

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OBJETIVOS I.

OBJETIVO GENERAL Describir las cimentaciones en suelos expandibles y colapsables

II.

OBJETIVOS ESPECIFICOS



Describir el tipo de cimentaciones en arcillas expansibles



Conocer acerca de los pilotes flotantes



Describir las principales características de los suelos expansibles Conocer las soluciones constructivas de los suelos expansibles



5


CAPÍTULO I: SUELOS EXPANSIBLES 1. SUELOS EXPANSIBLES 1.1. SUELO EXPANSIVO Los suelos expansivos son arcillas plásticas que por su alto contenido de minerales arcillosos, tales como montmorilonita y esmectita, experimentan grandes cambios de volumen al modificar su humedad; dichos suelos están caracterizados por un comportamiento cíclico de expansión y contracción al incrementar y reducir su contenido de agua, respectivamente. De modo que todos los suelos cohesivos se expanden o contraen con el cambio de humedad. La diferencia entre los suelos comunes y los expansivos radica en que los cambios de volumen en estos últimos llegan a alcanzar niveles que generan daños a las obras construidas sobre ellos. Los suelos expansivos son un tipo de arcillas que tiene la propiedad de incorporar moléculas de agua en su estructura 1.1.1. MECANISMOS DE EXPANSIÓN Los mecanismos que inducen grandes cambios de volumen en suelos expansivos son múltiples y complejos, los cuales pueden integrarse, a grandes rasgos, en dos tipos: mecánico y fisicoquímico; ambos interactúan entre sí y son indispensables para que tenga lugar el fenómeno de expansión en el suelo. A. MECANISMOS MECÁNICOS

Los suelos expansivos siempre se encuentran en un estado de saturación parcial, para el cual los poros del suelo están llenos de aire y agua. La presencia del aire y el agua en los poros del suelo puede tener varias formas dependiendo del grado de saturación en el cual se pueden considerar tres casos: de aire entrapado, doblemente abierto y de agua encerrada . En el sistema de agua encerrada el grado de saturación es menor que 30% y la fase líquida está adherida, en forma discontinua, a la fase sólida, de manera que los esfuerzos en aquella fase se transmiten solamente a través de los contactos intergranulares. En el sistema de aire entrapado, el grado de saturación puede llegar a ser mayor que 90% y las burbujas de aire están aisladas dentro de la fase líquida sin tener contacto con la fase sólida. En estos dos casos extremos, el suelo, aunque físicamente es de tres fases, puede considerarse de dos fases desde el punto de vista de la mecánica de suelos: el de agua encerrada es de sólido-aire, y el de aire entrapado, de sólidoagua. Para un amplio intervalo intermedio del grado de saturación, el suelo que resulta del sistema doblemente abierto tiene tres fases y todas ellas pueden transmitir sus esfuerzos de manera continua. La mecánica de suelos no saturados moderna generalmente, estudia este tipo de suelo.

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Seco

Intermedio

Casi saturado

Figura 1: Sistemas de sólido-agua-aire en suelos no saturados

En los tres sistemas mencionados, el agua está sujeta a una presión de poro negativa, o bien, una presión por debajo de la presión atmosférica o de la presión de la fase gaseosa. Esta presión de poro negativa se llama presión capilar o succi ón. La succión total del suelo consiste en dos partes: succión mátrica o capilar y succión osmótica. La primera se debe principalmente al fenómeno de capilaridad, mientras la segunda, al efecto de sales sueltas en el agua de poro. B . MECA NISMO S FISICOQUÍMICOS

La succión está presente en todos suelos cohesivos no saturados, pero no todos de estos son expansivos. La succión por sí sola no explica el gran cambio de volumen que se presenta en suelos expansivos, por lo que el mecanismo fisicoquímico no debe menospreciarse. Los suelos expansivos tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de agua, las cuales generan un hinchamiento en la masa del suelo. Desde el punto de vista mineralógico, dicha capacidad de absorción del agua y su respectivo cambio de volumen dependen del tipo y cantidad de minerales arcillosos y sus iones intercambiables, así como el contenido y la estructura interna de electrolitos en la fase líquida. Un suelo no saturado sin montomorilonita, tal como la mayoría de los suelos cohesivos, no tiene problemas de expansión; igualmente, una arcilla saturada, aun con alto contenido de montomorilonita, no tiene problemas similares a los que tienen los suelos expansivos. Sufre deformaciones plásticas de expansión (hinchamiento) durante el humedecimiento o descarga. C. VARIABL ES 

NATURAL EZA Y TIPO DE ARCILLA

La composición mineralógica de la arcilla (porcentajes de illita, caolinita y montmorillonita) que está compuesto la arcilla resulta fundamentales en cuanto al potencial expansivo del suelo. Los suelos expansivos por excelencia son aquellos que tienen altos porcentajes de montmorillonita. 7




HUMEDAD INICIAL

El contenido de humedad inicial del suelo controla la magnitud del asentamiento. Arcilla “secas”, con contenido de humedad por debajo del 15 % indican un riesgo

de expansión alto, pues fácilmente puede llegar absorber contenidos de humedad de 35 % con los consecuentes daños estructurales. Por el contrario, arcillas cuyo contenido de humedad está por encima del 30 % indica que la mayoría de la expansión ya ha tenido lugar y sólo es esperable algún leve hinchamiento remanente. 

PESO ES PECÍFICO SECO D EL SUEL O

Muy relacionada con la humedad inicial, el peso específico seco del suelo es otra variable fundamental en el proceso expansivo del suelo. La densidad seca de una arcilla se ve reflejada en valores altos en los resul tados en elensayo de penetración estándar. Valores de "N” inferiores a 15 indican densidades secas bajas y riesgo expansivo bajo, aumentando significativamente estos a medida que aumenta el valor de “N”. 

CARA CTERÍSTICAS PL ÁSTICAS DEL SUELO

Como ya fue explicado anteriormente las propiedades plásticas del suelo juegan un importante papel en el fenómeno expansivo 

POTENCIA DEL ESTRATO ACTIVO

A través de ensayos de laboratorio sobre muestras de un mismo suelo, compactadas al mismo grado densidad y humedad inicial, se ha estudiado el efecto del espesor del estrato en la magnitud total del hinchamiento. 1.1.2. EFECTOS DAÑINOS Los suelos expansivos generan daños a estructuras causados por el movimiento del suelo a consecuencia del cambio de humedad; cuando el suelo está confinado lateralmente el potencial de expansión se traduce en un empuje lateral. Se distinguen cinco tipos de efectos dañinos. A. M OVIMIENT O CÉNTRICO

Ocurre en la parte central de una estructura en una forma de domo con su valor máximo en el centro. El movimiento no es brusco y se desarrolla durante varios años, mismo que está asociado con una reducción en la evapotranspiración. La construcción de la estructura rompe el equilibrio en las condiciones de evaporación y elimina la presencia de vegetación, de manera que la humedad se

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acumula en el subsuelo. Las grietas se presentan en forma vertical, horizontal y diagonal, siendo ésta última desde la parte central inferior de la estructura hacia sus esquinas superiores. El ancho de las grietas es mayor en la parte superior cercana al techo; éste restringe la propagación de grietas verticales generando grietas horizontales adicionales a lo largo del contorno del techo. Los daños son severos y progresivos en regiones cuyo clima es semiárido, caluroso y seco, y que el nivel freático se encuentra profundo.

Figura 2: Agrietamiento de estructura por movimiento céntrico B. MOVIMIENTO PERIMETRAL

Forma un patrón de disco en la periferia de la estructura. El retiro de vegetación preexistente y encharcamiento en la inmediación de sitios de construcción causan un aumento de humedad en el subsuelo; los efectos dañinos se observan con prontitud después de la construcción. El levantamiento de las esquinas de la estructura genera grietas horizontales, verticales y diagonales, siendo estas últimas desde las esquinas inferiores hacia la parte central superior. El ancho de la grieta es mayor en la parte inferior de la estructura.

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Figura 3: Agrietamiento de estructura por movimiento periférico C. MOV IMIEN TO CÍCL ICO

El movimiento está asociado con el cambio cíclico de expansión y contracción en que el drenaje, la precipitación y la evapotranspiración generan pérdida o incremento de humedad en el subsuelo. El movimiento está controlado por fugas de agua locales, cambio climático estacional o efectos de desecación de las vegetaciones cercanas a la estructura. Los daños son más severos cuando el suelo posee una buena permeabilidad en el que intensas lluvias generan levantamientos perimetrales. El patrón de daños en los muros de tabique no es bien definidos, presentándose generalmente grietas diagonales cruzadas.

Figura 4: Agrietamiento de estructura por movimiento cíclico

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En la tabla se presenta una clasificación de daños estructurales de acuerdo con el ancho de las grietas y la correspondiente expansión del terreno. Ancho grieta >5

de

Expansión > 7.0

1.5 – 5.0

1.5 – 7.0

< 1.5

1.5 – 3.5

Tabla 1: Clasificación de daños estructurales por suelo expansivo. D. EMPUJE LATERAL

La expansión del suelo es un fenómeno de cambio de volumen, por lo que genera movimientos del terreno en todas las direcciones. Los movimientos horizontales del terreno se notan de dos maneras: el movimiento o inestabilización de un talud o empujes laterales sobre un muro de contención. Dependiendo del potencial de expansión, los empujes laterales generados por el aumento de humedad pueden alcanzar grandes magnitudes. E. AGRIETAMIENTO DE SUELO

Como la tensión capilar se ejerce en todas direcciones, la contracción se produce vertical y horizontalmente. La contracción horizontal del suelo genera esfuerzos de tensión en la misma dirección; si este esfuerzo rebasa la resistencia a la tensión del suelo que es de baja a nula, se forman grietas de secado, las cuales son todavía más peligrosas que un simple cambio de volumen. Estas grietas reducen confinamiento lateral a las estructuras, propician la acumulación de agua y disminuyen el factor de seguridad contra la estabilidad de un talud. 1.1.3. FUENTES DE SATURACIÓN Las fuentes de saturación que modifican las condiciones de humedad del terreno son tan variadas y complejas que se pueden clasificar en tres tipos: A. CONDICIONES DEL ENTORNO

Las variaciones considerables en el clima, tales como prolongada sequía e intensas lluvias, generan cambios cíclicos de humedad que originan movimientos perimetrales en estructuras. El cambio en la profundidad del nivel freático también modifica el contenido de agua original del terreno. En algunos suelos, las reacciones químicas producen cambio en la humedad.

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B . CONST RUCCIÓN

Las actividades de construcción pueden aumentar la humedad del suelo. Las áreas cubiertas reducen la evaporación natural y transpiración de la vegetación; el aumento de humedad es notable en sitios donde se han talado árboles que tienen un extenso sistema de raíces. EL incremento de la humedad también se debe a un drenaje superficial inadecuado, encharcamiento, cunetas pluviales y bajadas pluviales, así como a la filtración hacia subsuelos de cimentación en la interfaz suelo-cimentación y a través de excavaciones para sótanos o losas de cimentación. Durante la excavación, los suelos de cimentación tienden a secarse y pierden su presión confinante; ambos efectos incrementan el potencial de expansión. Los acuíferos que han sido perforados durante la construcción también incrementan la humedad del suelo. C. OTRAS CAUSA S

Otras causas que modifican la humedad del suelo son: riego de céspedes, crecimiento de vegetación masiva cercana de la estructura, secado de suelo cercano a un área de calefacción, así como la fuga de agua subterránea o líneas de desagüe. Ante una misma fuente de saturación, los mismos suelos no responden de igual manera, ya que su expansión depende adicionalmente de su contenido de agua natural o inicial. Los suelos secos tienen un potencial de expansión mayor que los húmedos. Una forma de clasificar la humedad del suelo en cuanto a su potencial de expansión es comparar el contenido de agua natural w, el límite de plasticidad LP y las condiciones del suelo: el suelo es seco si w < LP y el suelo es húmedo si w > 1.2 (LP). 1.2. MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN 1.2.1. Patrones de afectación típicos a las estructuras. A grandes rasgos, los edificios localizados en regiones áridas tienden a experimentar un levantamiento de sus bordes cuando estos se humedecen, lo que les causa una distorsión en forma cóncava (a). Aunque cabe destacar que también los edificios con calefacción en climas fríos pueden llegar a experimentar este patrón de deformación, debido a la depresión central de la estructura causada por la desecación del suelo. Por el contrario, una vez que un área localizada en un clima húmedo es cubierta por una estructura, se previenen sus cambios estaciónales de humedad, aunque estos todavía pueden llevarse a cabo en el perímetro de la estructura, lo que conlleva su contracción y depresión resultante en un patrón de distorsión convexo (b).

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Figura 5: Patrones típicos de afectación debi dos a la expansión del suelo: (a) Levantamient o de borde. (b) Levantamiento del centro. (c) Expansión localizada debida a problemas de drenaje. (d) Contracción localizada debida a los árboles.

Cabe destacar que es más común encontrar estos patrones de afectación de una manera distorsionada. Los patrones de afectación distorsionados por expansiones localizadas (c), se pueden deber a que le da más sombra a cierto lado de la estructura, a una superficie con drenaje deficiente, o a la rotura de tuberías subterráneas de agua o drenaje. Mientras que los patrones de afectación distorsionados por contracciones localizadas (d) usualmente se deben a la desecación del suelo por parte de los árboles. En general, los movimientos de los suelos bajo las estructuras pueden ocurrir de tres formas distintas: 1. Un movimiento general de levantamiento, que comienza poco después de empezada la construcción, y termina en aproximadamente cuatro años o más después de finalizada la obra. 2. Una expansión y contracción cíclica, la cual normalmente ocurre alrededor del perímetro de la estructura, estando fuertemente relacionada a la cantidad de lluvia y evapotranspiración existente. 3. Expansiones y contracciones localizadas, usualmente debidas a factores extraños. Cabe destacar que es usual que coexistan los movimientos de expansión general, y de expansión y contracción estacional (fig. 5.2), lo cual es más notorio de observar en climas áridos.

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Figura 6: Expansión medida en una casa de ladrillos de Sudáfrica

1.2.2. IDENTIFICACIÓN DE LOS SUELOS EXPANSIVOS Algunos de los indicadores que nos pueden ayudar a identificar la presencia de suelos potencialmente expansivos son: A. TIPO DE SUELO

Un suelo expansivo posee un contenido significativo de arcilla, probablemente situado dentro de los símbolos CL o CH del Sistema Unificado de Clasificación de los Suelos, aunque también algunos suelos ML, MH y SC pueden ser expansivos. B . IDENTIFICA CIÓN VISUAL

Los suelos expansivos secos usualmente son muy duros, con tendencias a presentar una apariencia vidriosa al ser cortados con una espátula, y a presentar fisuras, fracturas, y grietas superficiales en forma de patrones regulares (señales de expansiones y contracciones previas), o bien una textura en forma de “roseta de maíz”. Por el contrario , cuando se humedecen se vuelven suaves y pegajosos,

dejando un residuo polvoroso después de ser remoldeados en la mano. Por tanto, si se examinan las perforaciones hechas en arcillas expansivas después de algunas horas de haber sido realizadas, exhibirán un patrón errático de grietas de desecación.

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Figura 7 : Suelo expansivo agrietado y con una textura de “roseta de maíz”

C. CARA CTERÍSTICA S DEL TERRE NO La evidencia de flujo o “creep” en laderas, la existencia de grietas de contracción a espaciamientos regulares en el terreno, y la presencia de estructuras “Gilgai”, son

características comunes en los terrenos que presentan suelos expansivos. Las estructuras Gilgai son montículos y depresiones visibles en la superficie de un suelo expansivo que ha estado sujeto a intemperismo en ambientes semiáridos.

Figura 8: Etapas en el desarrollo de los Gilgais, y caracterización de los Gilgais de Texas

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En general, un espaciamiento regular observable de estas estructuras es de 6 a 21 metros, con profundidades de hasta 2 metros, siendo que sus montículos tienden a ser más expansivos que sus depresiones debido a su mayor permeabilidad y pH. Cabe destacar que esa amplia variación puntual en el potencial de expansión del suelo, evita que una simple nivelación de campo resulte efectiva para prevenir los movimientos diferenciales del suelo. D. EXISTENCIA DE VEGETA CIÓN

Existen ciertos árboles o arbustos que tienden a presentarse más frecuentemente sobre los suelos potencialmente expansivos. Por ejemplo, los robles tienden a asociarse a los suelos con un bajo potencial de expansión en Texas. E. Influen cia del clima 

En un clima árido no hay drenaje, sólo déficit de humedad o

o



Los movimientos serán pequeños, pues apenas se cambia la humedad por la construcción

En clima húmedo hay drenaje casi todo el año y poca variación estacional: o



El suelo está siempre seco; cuando llueve el agua comienza a rellenar la capacidad de campo

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: o

Las variaciones de humedad naturales son altas

o

Bajo la construcción se alcanza una humedad de equilibrio

o

Se producen oscilaciones desde el exterior de la zona cubierta

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CAPITULO II: SOLUCIONES CONSTRUCTIVAS 2. SOLUCIONES EN ESTRUCTURAS 2.1. SOBRE LA ESTRUCTURA 2.1.1. CIMENTAR BAJO LA CAPA ACTIVA A. 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

B . POZOS DE CIMEN TAC IÓN 

Permiten superar la zona activa



Aumentan la presión por el peso del pozo



Combinados con un forjado sanitario son la mejor solución



Proyectar una estructura adecuada: o

o

Muy rígida: Requiere reforzar muros y paños; se producen tensiones desiguales en el terreno Flexible: Permitir los movimientos

2.1.2. ACTUACIONES SOBRE LA ESTRUCTURA: A. CIMENTA CIÓN FL OTANTE 

Si se emplea losa hay que conseguir la rigidez adecuada: o

o

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

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería Escuela Académico Profesional de Ing. Geológica 

Precisa fuertes armados

B. 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

2.1.3. ACTUACIONES SOBRE EL TERRENO: A. 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

B . SUS TITU CIÓN 

Válido para espesores pequeños.

C. ESTA BIL IZAC IÓN 

La cal reduce la expansividad de las arcillas (terraplenes)



En terreno natural sería preciso aplicarla por inyección (costoso)

18


2.1.4. PARA EL PROYECTO DE LA CIMENTACIÓN Se debe conocer: 

Profundidad de la capa activa



Variaciones de humedad





La previsión de levantamiento del terreno y su dependencia con las presiones totales que sobre el mismo se apliquen Su módulo de deformación, para calcular los asientos

2.1.5. PARA RESOLVER ESTA SITUACIÓN Puede actuarse: 

Adecuando el diseño de la cimentación y la estructura



Modificando 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)

2.1.6. ACTUAR EN EL SENTIDO DE REDUCIR O ELIMINAR LA EXPANSIÓN DEL SUELO Las diferentes formas de acción sobre el suelo se pueden agrupar en: 









Inundar el suelo en el sitio de manera que se produzca una expansión antes de la construcción Reducir la densidad del suelo mediante un adecuado control de la compactación. Remplazar el suelo expansivo por uno que no lo sea. Modificar las propiedades expansivas del suelo mediante diversos procedimientos: estabilización mediante cal, cemento, inyecciones, etc. Aislar el suelo de manera que no sufra modificaciones en su contenido de humedad.

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3. METODOS DE COMO IDENTIFICAR UN SUELO POTENCIALMENTE

EXPANSIVO Una vez identificada la presencia de suelos expansivos, se debe determinar su grado de expansividad. En general, los métodos de determinación del grado de expansividad de los suelos pueden ser clasificados en tres grandes grupos: Las formas principales de identificación de un suelo potencialmente expansivo son: 1. Identificación Visual 2. Identificación Mineralógica 3. Métodos indirectos de determinación del potencial expansivo del suelo 4. Medidas directas de la expansión del suelo 3.1. Identificación Visual Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias características. 

De su existencia, son solo probables en zonas arcillosas.



Tienen alta plasticidad.



Se fundan en zonas costeras, como en el norte del país.



Si observamos el terreno encontraremos grietas o rajaduras, esto se debe al fenómeno de palpitación que sufre la superficie de estos suelos cuando varía su humedad.

3.2. Identificación Mineralógica Existen varios métodos para la identificación mineralógica y las más utilizadas y recomendadas son: 

Difracción por rayos X



Análisis Térmico Diferencial



Análisis de absorción de colorantes



Análisis químicos



Análisis por microscopio electrónico

Los tres grupos más importantes en que se clasifican los minerales arcillosos son: illita, caolinita y montmorillonita, compuestos por hidroaluminosilicatos. Los ensayos mineralógicos tienden a detectar la presencia de montmorillonita, que es el mineral preponderantemente expansivo. 20


La presencia de cargas eléctricas negativas en la superficie de los minerales arcillosos, así como la capacidad de intercambio catiónico resultan fundamentales para la magnitud de la expansión. Los ensayos de identificación mineralógica resultan muy usados en trabajos de investigación científica, pero resultan poco prácticos y antieconómicos para la práctica usual en ingeniería, dado que se requiere equipamiento y personal especializado. Es por este motivo que no se extiende en su desarrollo. 3.3. Métodos cualitativos o indirectos Usualmente se basan en correlaciones entre el potencial de expansión del suelo y sus pruebas más comunes, tales como los límites de Atterberg o el porcentaje de coloides. Así, uno de los primeros estudios de correlación fue el desarrollado por Holtz y Gibbs en el año de 1956, cuando desarrollaron una gráfica que relacionaba los resultados de 45 pruebas de expansión realizadas a muestras inalteradas de suelo, con sus pruebas de contenido de coloides, índice plástico, y límite de contracción. 3.3.1. Los límites de Atterberg o límites de consistencia Se utilizan para caracterizar el comportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco Albert Mauritz Atterberg (1846-1916). Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir cuatro estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido, cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados de semisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos de transición de un estado al otro son los denominados límites de Atterberg. Los ensayos se realizan en el laboratorio y miden la cohesión del terreno y su contenido de humedad, para ello se forman pequeños cilindros de espesor con el suelo. Siguiendo estos procedimientos se definen tres límites: 

L ím ite líq u id o : Cuando el suelo pasa de un estado líquido a un estado

plástico. Para la determinación de este límite se utiliza la cuchara de Casagrande. 

L ím it e p lás ti c o : Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado

semisólido y se rompe. 

Lími te de r etracc ión o c on tracc ión: Cuando el suelo pasa de un estado

semisólido a un estado sólido y deja de contraerse al perder humedad. Relacionados con estos límites, se definen los siguientes índices: 

Índice de plasticidad: Ip ó IP = wl - wp

21




Índice de fluidez: If = Pendiente de la curva de fluidez



Índice de tenacidad: It = Ip /If



Índice de liquidez (IL ó IL), también conocida como Relación humedad-plasticidad (B): IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp) (Wn = humedad natural)

Límites de Atterberg

3.3.2. Contenido de Coloides Dentro de los materiales que tiene un tamaño inferior a 74 micras están los limos y las arcillas. Desde el punto de vista del tamaño se considera arcillas aquellos materiales que tienen un tamaño inferior a 2 micras (0.002 mm), siendo necesario para su determinación la realización de un ensayo hidrométrico. La magnitud de la expansión que experimenta una arcilla está vinculado con la cantidad de partículas de tamaño arcilla presente en el suelo.

22


Se ha establecido una relación del tipo: S = k CX Dónde: 

S = Hinchamiento potencial, expresado como % del hinchamiento de una muestra compactada a la humedad óptima y al P.U.S.M. según Proctor Estándar.



C = Porcentaje de fracción arcilla (partículas menores a 0.002 mm).



x = exponente que depende del tipo de arcilla



k = Coeficiente que depende del tipo de arcilla.



x y k, que indican el tipo de partículas coloidales presentes se determinan a través de ensayos difracción por rayos X.

3.3.3. Determinación de la expansión Libre Este ensayo consiste en colocar en una probeta normalmente cilíndrica un volumen conocido de suelo “seco” y sumergirlo en agua sin ap licación de sobrecarga alguna, mientras se mide la expansión. La diferencia entre el volumen final e inicial, expresado como un porcentaje del volumen inicial es la expansión libre. Esta medida de la expansión se realiza en condiciones muy desfavorables, ya que se hace en condiciones de ninguna sobrecarga y hoy en día se utilizan métodos más adecuados a tales efectos. Experimentos realizados por Holtz indican que una arcilla como la bentonita comercial puede tener en este ensayo expansión del orden de 1200 a 2000 %. Holtz sugiere que las expansiones medidas en este ensayo por encima del 100 % pueden causar daños significativos a la estructura, mientras que suelos que alcanzan una expansión por debajo del 50 %, rara vez experimentan cambios de volúmenes apreciables bajo la aplicación de cargas estructurales, aun cuando estas sean provenientes de estructuras livianas. 

Mé tod o d esarro llado po r Ho ltz y Gibb s, En el gráfico siguiente se muestra una

relación típica entre el contenido de coloides, el Índice Plástico y el límite de contracción.

Tabla. Tabla para la estimación de cambios volumétricos (* Carga vertical de 1 lb/pulg2).

23




Mientr as, Elvin F. Henry (1965) publicó el patrón emergido de las 151 pruebas

que realizó sobre suelos expansivos obtenidos de muchas partes de Estados Unidos y Hawai.

Tabla para la estimación del potencial de expansión de los suelos (Henry, 1965).



Tamb ié n Seed, Woo dw ard y Lu nd gren

(1962), realizaron un estudio

independiente, con el cual llegaron a establecer la siguiente relación: 2.44 S = 60K(IP) Dónde: –

S = Potencial de expansión del suelo.

–

K = 3.6 x 10-5.

–

IP = Índice plástico del suelo.

La cual solo es aplicable a suelos con un contenido de arcilla de entre el 8 % y el 65 %, presentando una aproximación de alrededor de un 33% con respecto al potencial de expansión determinado en laboratorio. Ellos también propusieron el método de la actividad, el cual se basa en los resultados obtenidos de diversas pruebas realizadas sobre suelos remoldeados compuestos por 23 mezclas de bentonita, ilita, caolinita y arena fina.   =

 − 10

C = Porcentaje de arcilla menor a 0.002 mm.

24


Carta de clasificación para el potencial de expansión del suelo.

INDICE DE PLASTICIDAD (IP)

POTENCIAL DE HINCHAMIENTO

0-15

Bajo

10-35

Medio

20-55

Alto

35 o mas

Muy alto

Tabla1: Relación entre el potencial de hinchamiento y el índice de plasticidad – Seed, Woodward y Ludgren, 1962

En ambos casos, el potencial de expansión es considerado como el porcentaje de expansión de la muestra sumergida bajo una sobrecarga de 1 lb/pulg2, después de ser compactada a su densidad máxima y a su contenido de humedad óptimo de acuerdo a la prueba de compactación AASHTO estándar.

25




Otra tabla (Gromko, 1974), desarrollada para determinar el potencial de

expansión de un suelo a partir de sus valores de contracción, es la siguiente

Tabla para estimar el potencial de expansión de un suelo expansivo.

En general, se puede observar que en casi todas las correlaciones los suelos con límites líquidos mayores a 40 e índices plásticos mayores a 15, son considerados como potencialmente expansivos. 3.4. Métodos semicuantitativos o directos. El método semicuantitativo más común es el de las pruebas de expansión. Si bien miden directamente las características deseadas del suelo y son relativamente fáciles de realizar, presentan el inconveniente de no tener una metodología de prueba universalmente aceptada, lo que provoca que sus resultados no siempre sean comparables.

3.4.1. Prueba del índice de expansión (ASTM D4829): En ella, una muestra de suelo es remoldeada e introducida en un anillo estándar de 10.2 cms de diámetro y 5.5 cms de alto, con un grado de saturación de alrededor de un 50%. Posteriormente se le aplica una sobrecarga de 6.9 KPa, y se somete a saturación, manteniéndola sumergida hasta que se alcance el rango de expansión o hasta que hayan transcurrido 24 horas (lo que pase primero). La cantidad de expansión es expresada en términos del índice de expansión: IE =1000hF Dónde: –

IE = Índice de expansión.

–

h = Expansión del suelo en pulgadas.

–

F = Porcentaje de la muestra en peso que pasa la malla No. 4.

26


La tabla siguiente nos da la interpretación de los resultados obtenidos:

Potencial de expansión del suelo según su índice de expansión 

Mé to do del PVC (Po ten tial Vo lu m e Chan ge): Desarrollado por T. W.

Lambe (1960) como un ensayo rápido de identificación, solo debe ser usado como un comparativo entre diversos suelos expansivos.

Aparato para la realización del ensayo de Lambe.

El ensayo debe ser realizado sobre el material que pasa la malla No. 10, debiéndose encontrar en estado seco (basta con secarlo al aire), húmedo (basta con introducirlo a un cuarto húmedo con humedad relativa del 100 % o a un desecador cerrado con agua), o en su límite plástico.

27


La muestra debe ser compactada en el anillo del consolidómetro del aparato, haciendo uso de la masa utilizada en el ensayo Proctor estándar. Esta compacta ción debe realizarse de acuerdo a las siguientes especificaciones:

Condiciones para la realización del ensayo de Lambe

Una vez compactada la muestra, se coloca dentro del aparato y se le aplica una presión de 1 t/m2 (la fuerza se mide en el anillo, y corresponde a un determinado número de divisiones del micrómetro). Se inunda la muestra, y se mide la presión que actúa sobre ella al cabo de dos horas. Esta presión es designada con el nombre de “índice de expansividad”.

El índice de expansividad nos indica cualitativamente las características de expansión del suelo, a través del llamado “cambio potencial de volumen” (fig. 5.8).

Relación entre el índice de expansión y el cambio potencial de volumen.

28


3.4.2. Pruebas de presión de expansión La prueba de expansión con carga modificada (Modified Swell Overburden Test), se ejecuta de la manera siguiente: 







Coloque una muestra inalterada de suelo en un consolidómetro, y aplíquele una carga normal igual a la sobrepresión de diseño. Por ejemplo, el esfuerzo actuante sobre la localización de la muestra de suelo, después de que la cimentación ha sido colocada. Inunde la muestra, y permítale expandirse bajo la sobrepresión de diseño. Completada la expansión, cargue a la muestra de suelo mediante incrementos hasta que regrese a su volumen original. La presión correspondiente al volumen original es la presión de expansión. Descargue al suelo en decrementos hasta que la carga sea menor al esfuerzo de sobrepresión in situ.

Determinación de la presión de expansión mediante la prueba de expansión

con carga.

29


Otra forma de medir la presión de expansión del suelo es mediante el uso de un consolidómetro modificado que no permita le deformación vertical de la muestra.

Determinación de la presión de expansión mediante el uso de un consolidómetro modificado.

Esta prueba, llamada de expansión a volumen constante (Constant Volume Swell Test), también puede ser llevada a cabo en un consolidómet ro normal, haciendo uso de la siguiente metodología: 





Coloque la muestra inalterada de suelo en el consolidómetro y aplíquele una carga normal igual a la de sobrepresión de diseño. Inunde la muestra de suelo, incrementando la carga normal de manera que se restrinja cualquier expansión. Continué hasta que la presión de expansión se haya desarrollado totalmente. Descargue a la muestra de suelo mediante decrementos, a fin de obtener su curva de expansión. Continué hasta que la carga actuante sobre ella sea menor al esfuerzo de sobrepresión in situ.

30


Determinación de la presión de expansión del suelo m ediante la prueba de expansión a volumen con sta nte .

Cabe destacar que la prueba de expansión con carga modificada (MSO) tiende a producir presiones de expansión mayores a las de la prueba de expansión a volumen constante (CVS). Además, Johnson y Stroman (1976) recomiendan el uso de la prueba MSO para los casos en los que la sobrepresión de diseño es conocida de antemano, mientras que recomiendan el uso de la prueba CVS para los casos en que no lo es. 

Cuantificación de la expansión: Los resultados de las pruebas de

expansión se aplican al cálculo de las expansiones superficiales de los suelos, mediante el uso de la ecuación:

Dónde: –

δW = Expansión su perficial bajo la presión de sobrecarga, cms.

–

εWi = Por ciento de expansión del estrato i, sometido a la presión

de sobrecarga (obtenido mediante la prueba de expansión). –

Hi = Espesor del estrato i, cms.

–

N = Número total de estratos dentro de la zona activa del suelo.

Por tanto, si obtenemos los valores de εWi correspondientes a cada estrato para

un cierto rango de variación en la presión de sobrecarga, podremos obtener una

31


gráfica de presiones de sobrecarga contra expansiones superficiales del suelo (fig. 5.12), y si este proceso es repetido a través de diferentes puntos del sitio, se puede llegar a hacer una estimación de la expansión diferencial que habrá de presentarse en campo. Además, este procedimiento permite obtener un módulo de reacción de la subrasante (K) a largo plazo, el cual nos puede ser útil al momento de realizar un análisis racional de la cimentación.

Presión de s obrecarg a con tra expans ión su perficial y dé ficit d e expansión

La expansión que presenta un suelo en el campo usualmente es menor a la que se mide en laboratorio, debido principalmente a que esta rara vez llega a saturarse completamente. Por tanto, el coeficiente de humedecimiento (α) del suelo fue

definido como la relación existente entre la expansión actual y la potencial del suelo, siendo que Chen (1988) sugirió que podía aproximarse al cambio en el grado de saturación de este. Donde:

–

GSO = Grado de saturación inicial, en forma decimal.

–

GS = Grado de saturación final, en forma decimal.

32


4. CIMENTACIONES FLOTANTES La necesidad de la humanidad a través de la historia ha sido la de establecerse en lugares óptimos para la supervivencia y la convivencia en grupos organizados geográficamente a conveniencia, es por eso que en este ensayo se hablará sobre el tema de cimentaciones en las construcciones de cualquier índole; de las formas de tener buenos cimientos, lo que es mejor llamado subestructura, a la hora de desarrollar una obra de ingeniería civil en suelos débiles o fácilmente compresibles en las que no es posible utilizar las técnicas habituales para edificaciones de “superestructuras” de gran peso. Se trata de la cimentación

flotante que es gracias al principio de flotación de Arquímedes (el primer ingeniero reconocido de la historia, 300 a.C.) la posibilidad de llevar a cabo grandes proyectos en suelos que por sus características representan un obstáculo en las necesidades humanas de aprovechar el espacio y satisfacer los variados y extravagantes deseos del ser humano. Nos podemos encontrar a lo largo de la historia con construcciones en variados tipos de suelos altamente compactables y en ríos, lagos, lagunas y estuarios marinos; en los cuales la ingeniería ha podido dar pie a grandes ciudades y parajes para todo tipo funcionalidad a través de una correcta solución que es la primordial búsqueda de medios aptos. Ciudad de México, (Texas), Nueva Orleans y junto con gran parte de los Estados Unidos de América, son ejemplos de este tipo de inquietud por parte de ingenieros constructores por tener suelos especiales para optar por este tipo de subestructura que soporte y ofrezca estabilidad a las ciudades. 4.1. TIPOS DE SUELOS Las construcciones se caracterizan por tener una estructura que se encuentra erguida para satisfacer la necesidad de espacio (superestructura) gracias a los apoyos que la estructura ofrece, todas estas cargas son transmitidas para ser retenidas por el suelo a través de cimentaciones, o mejor llamadas en su conjunto la subestructura de la edificación. Lo que se busca son: suelos, que sean lo suficientemente seguros como para resistir el peso de la totalidad de la estructura sin deformaciones por acción de la misma edificación; y que todo tipo de construcción deba apoyarse en el suelo a través de una cimentación adecuada. Existen variados tipos de superficies para construir, en este caso tendremos como el de tema eje el de cuerpos de agua y de suelo que, por su rigidez, es catalogado como de zona 3: “Se define como un terreno blando o Lacustre (ambiente sedimentario de un lago),

integrada por potentes depósitos de arcilla altamente compresibles, separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla. Estas capas arenosas son de consistencia firme a muy dura y de espesores variables de centímetros a varios metros. Los depósitos lacustres suelen estar cubiertos superficialmente por suelos aluviales (Los suelos aluviales son suelos con perfil poco desarrollado formados de materiales transportados por corrientes de agua, Sobre su superficie se ha acumulado algo de 33


materia orgánica. Son suelos que tienen mala filtración y oscuros), materiales desecados y rellenos artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m.”

Se pueden tener diferentes formas se dar estabilidad y resist encia a las cargas muertas, vivas e incidentales que provoca una superestructura, que con tanto ajetreo del medio, son proporcionadas cargas a un suelo que se esperan de él muchas condiciones para trabajar. Se hacen mediciones de estas fuerzas ya mencionadas; producto de la misma superestructura, de las fuerzas accidentales (como lo son los fenómenos naturales), del mismo uso que se le da edificio, y a esto se le suma la forma de apoyo que tiene la subestructura. Se tratan de hacer estructuras lo más rígidas posibles y ligeras cuando se trata de utilizar el método de flotación: consiste en el principio de Arquímedes que hace que los cuerpos líquidos más pesados sean atraídos con mayor fuerza al centro de la tierra, desplazando y empujando lo que sea más liviano hacia arriba. Un ejemplo simple es el de una caja vacía sin orificios arrojada al mar, en conjunto todo el cuerpo incluyendo aire pesan menos que el líquido en el que en ese momento es sumergido.

4.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTES Y LOS FENÓMENOS La losa de flotación: usa las características de la losa de cimentación, para distribuir el peso total en una superficie mayor al ser ésta aplanada, y el del cajón de cimentación al ser ahuecado y acaparando mayor volumen vacío en su interior. Este último es interesante el uso que se le da como bodega o arrendamiento, pero que en el caso meramente de flotación es aprovechado estructuralmente reduciendo su uso como almacén. Son el sistema más utilizado para minimizar las vibraciones, la transmisión del ruido de impactos y del ruido aéreo a través de forjados u otros elementos estructurales.

34


Pilotes de flotación: Cuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad; en este caso los pilotes están sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ningún estrato de terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo hace únicamente por efecto de rozamiento del fuste del pilote, su valor resistente es en función de la profundidad, diámetro y naturaleza del terreno.

4.3. USO DE LAS CIMENTACIONES FLOTANTES En construcción la flotación se alcanza proveyendo una subestructura ahuecada de tal profundidad que el peso del suelo removido de la excavación sea igual o sólo un poco menor que el peso combinado de la subestructura y la superestructura. En la actualidad los ejemplos de logros son algunos proyectos producto de tecnología e ingeniería de punta como estos: 

NOAH: es el próximo proyecto futurista que da solución a problemas muy diversos, se trata de una ciudad en una hiper-estructura piramidal de tres torres, pensada para solventar uno de los mayores problemas de Nueva Orleans: las inundaciones; ciudad con gran parte de su superficie bajo el nivel del mar y con un suelo de mala calidad para cimentar sobre él. El reto es que Nueva Orleans está construida sobre condiciones de suelo que consiste en miles de metros de

35


suelo blando limo y arcilla. Estas condiciones hacen que construir estructuras a gran escala concentradas sea difícil. 

El puente flotante situado hacia la Ruta 520 de Seattle se ha convertido en el largo del mundo por la hazaña de construirse sobre el mar logrando la flotación de más de un cuarto de millón de toneladas de concreto, el cual fue también un proyecto de un nuevo concreto aligerado que fuera más resistente. Se diseñó implementando pontones con unos compartimientos que aseguran la flotabilidad al desplazar su peso en el agua, toda la estructura es sujeta al suelo profundo utilizando anclajes que dan seguridad contra las tempestades del viento y mareas de la zona.

5. ESTABILIZACIÓN DE ARCILLAS EXPANSIBLES 5.1. El fenómeno de la expansividad La expansividad induce daños en las estructuras de manera generalizada presentando fisuras asociadas a movimientos diferenciales: -

Horizontales:

- Verticales:

Es una conjugación de: terreno arcilloso, condiciones climáticas que inducen cambios de humedad y causas locales provocadas por las construcciones. La construcción de un edificio: reduce la influencia ambiental en la zona cubierta limitando la evaporación y evitando la infiltración; establece diferencias con los alrededores que se encuentran expuestos y esto puede dar lugar a un hinchamiento. 

Suelo expansivo

Suelos parcial o totalmente saturados que aumentan su volumen cuando aumenta su contenido de humedad, a carga constante colapsable. Sufre deformaciones plásticas de expansión (hinchamiento) durante el humedecimiento o descarga por lo que son inestables. Las arcillas no solo se expanden; cuando el agua abandona el espacio entre láminas por un proceso de evaporación, el volumen de la masa se contrae. De ahí que el nombre más correcto para este tipo de arcillas sea el de activas.

36


La expansión de una arcilla depende de: -

La proporción de partículas inferiores a 2 μm.

-

La actividad de la especie mineralógica (la montmorillonita es la más peligrosa)

Ilustración 1: Mecanismo de expansión: absorción de agua por ósmosis

Ilustración 2: Microestructura de suelos expansivos.

37


Influencia del clima



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.

o

Los movimientos serán pequeños, pues apenas se cambia la humedad por la construcción.

o

En clima húmedo hay drenaje casi todo el año y poca variación estacional:

-

La construcción tampoco afecta al nivel de humedad

o

Los climas semiáridos son los más sensibles, ya que existe déficit y drenaje según los meses del año:

-



o

Las variaciones de humedad naturales son altas

o

Bajo la construcción se alcanza una humedad de equilibrio

o

Se producen oscilaciones desde el exterior de la zona cubierta

Causas locales

Cercanía de plantaciones: -

Crecimiento de árboles: o

-

o

Presentan problemas para diámetros mayores de 25 cm.

o

Los árboles de hoja caduca absorben mucha humedad.

o

Los pinos son dañinos por la tipología de sus raíces

Tala de árboles: o

-

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

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: o

o

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 áridos

38


Caso común por la presencia de suelos explansibles

La presencia de fracturamiento en las construcciones.

Ilustración 3: Construcción en suelos expansivos

39




Soluciones constructivas

El potencial expansivo de un suelo (presión de hinchamiento y elevación) dependen, como mínimo, de las siguientes variables: a) Naturaleza y tipo de arcilla. La composición mineralógica de la arcilla (porcentajes de illita, caolinita y montmorillonita) que está compuesto la arcilla resulta fundamentales en cuanto al potencial expansivo del suelo. Los suelos expansivos por excelencia son aquellos que tienen altos porcentajes de Montmorillonita. b) Humedad inicial El elemento “catalizador” del fenómeno de la expansión, es precisamente, la variación

en el contenido de humedad del suelo. Por más montmorillonita que esté compuesta una arcilla, si no hay variación en el contenido de humedad del suelo, no habrá cambios volumétricos. No es necesario que el suelo se sature completamente para que produzca expansión de mismo. Por el contrario, en determinados casos, es suficiente variaciones en el contenido de humedad del suelo de sólo 1 o 2 puntos porcentuales, para causar hinchamientos y producir daños estructurales. El contenido de humedad inicial del suelo controla la magnitud del asentamiento. Arcilla “secas”, con contenido de humedad por debajo del 15 % indican un riesgo de expansión

alto, pues fácilmente puede llegar absorber contenidos de humedad de 35 % con los consecuentes daños estructurales. Por el contrario, arcillas cuyo contenido de humedad

40


está por encima del 30 % indica que la mayoría de la expansión ya ha tenido lugar y sólo es esperable algún leve hinchamiento remanente. c) Peso específico seco del suelo Muy relacionada con la humedad inicial, el peso específico seco del suelo es otra variable fundamental en el proceso expansivo del suelo. La densidad seca de una arcilla se ve reflejada en valores altos en los resultados en el ensayo de penetración estándar. Valores de "N" inferiores a 15 indican densidades secas bajas y riesgo expansivo bajo, aumentando significativamente estos a medida que aumenta el valor de “N”.

d) Características plásticas del suelo Como ya fue explicado anteriormente las propiedades plásticas del suelo juegan un importante papel en el fenómeno expansivo. e) Potencia del estrato activo A través de ensayos de laboratorio sobre muestras de un mismo suelo, compactadas al mismo grado densidad y humedad inicial, se ha estudiado el efecto del espesor del estrato en la magnitud total del hinchamiento. Los resultados mostraron que la magnitud del cambio volumétrico experimentado es proporcional al espesor del estrato, mientras que la presión de expansión se mantiene constante. Esto nos estaría indicando que si una estructura es capaz de trasmitir una presión uniforme y constante a profundidades importantes debajo de la fundación se podría contrarrestar el fenómeno de cambio volumétrico. Pero como sabemos esto no es posible, ya que, a medida que aumentamos la profundidad, la presión trasmitida por la zapata de fundación disminuye y por lo tanto no constituye un método efectivo para el control de la expansión. En líneas generales se actúa en el sentido de rigidizar o flexibilizar de tal forma la estructura que sea capaz de absorber o adaptarse a las deformaciones resultantes. En el diseño del cimiento se tiende a una concentración de cargas de manera que la presi ón trasmitida al suelo sea capaz de controlar la deformación. Este punto es ampliado más adelante. Primero se actuará en el suelo y luego en las estructuras y sistemas de cimentación 5.2. Actuación sobre la estructura y el sistema de cimentación 5.2.1. Fundaciones Superficiales En Suelos Expansivos. Esta clase de fundaciones, más comúnmente denominadas como zapatas o patines, pueden ser implementadas con éxito sobre subsuelos conformados por materiales expansivos, siempre que se cumpla al menos uno de los siguientes requisitos:

41


  

La presión aplicada, debido a las cargas permanentes, resulte suficiente como para contrarrestar la presión de expansión. La superestructura tenga el grado de rigidez necesario como para que una expansión diferencial no cause fisuras o grietas en los elementos resistentes. El efecto expansivo pueda ser eliminado o al menos reducido de manera de evitar o mitigar los desórdenes (ya sean éstos de carácter resistente, funcional o ambos).



5.2.2. El Caso De Las Zapatas Corridas. Como se sabe, es la tipología más común de fundación superficial para estructuras livianas. Es claro, en consecuencia, que para prevenir el efecto de la expansión se vuelve necesario concentrar la presión aplicada, lo que deriva en minimizar el ancho de la zapata. Por lo tanto el uso de zapatas corridas debería limitarse a suelos de bajo grado de expansión, por ejemplo en general inferior al 1%, medido en el ensayo de expansión libre. Sin embargo, el uso de fundaciones alternativas, al caso pilotes, puede ser antieconómico y por ello en muchas situaciones se aceptan daños menores (como fisuras en paredes y techos), cuyos costos de reparación resultan inferiores a los de un sistema de fundación diferente. Una variante, cuando no es factible cambiar el sistema de fundación, es implantar las zapatas a profundidades mayores, esto es a salvo de la capa de suelo donde las variaciones en el contenido de humedad son mayores (al menos 1,50 a 2,00 m por debajo del nivel del terreno natural). Esta ubicación reduce y limita además los desplazamientos diferenciales. En general, se sugiere a las zapatas corridas como una alternativa en principio válida cuando: -

El subsuelo no es altamente expansivo (básicamente illita en vez de montmorillonita)

-

Es poco probable que se verifique un ascenso del nivel freático. No hay disponibilidad de fundar con pilotes.

-

La superestructura está conformada por madera.

Una variante a veces empleada es la fundación en “cajón”, esto es una estructura

de hormigón fuertemente armada, cuya altura media es del orden de 2,00 m. Es notorio que este tipo de fundación protege a la estructura de eventuales fisuraciones derivadas de expansiones diferenciales. En estos casos, no deben existir discontinuidades a nivel de la superestructura, que introduzcan puntos débiles. En

42


especial, en estructuras complejas, se sugiere agregar juntas para separarlas en dos o más módulos. Cada módulo actuará entonces en forma independiente y los desplazamientos diferenciales podrán absorberse en las juntas. 5.2.3. El Caso De Las Zapatas Aisladas. Como es sabido, este sistema consiste en una serie de zapatas apoyadas sobre las capas superiores del subsuelo, conectadas entre sí por vigas de fundación. Como en el caso de las fundaciones indirectas o profundas, la carga de la estructura es trasmitida al suelo en forma concentrada en diferentes puntos; la diferencia es que naturalmente en este caso la descarga se realiza en las capas superiores del terreno y no se involucra la resistencia lateral por fricción. E l u s o d e e s t e s i s t e m a p u e d e s e r v e n t aj o s o c u a n d o :    

El techo de roca o el estrato resistente es profundo y no puede ser económicamente alcanzado por pilotes. Las capas superiores del suelo poseen un potencial expansivo moderado. La capacidad portante de las capas superiores es relativamente alta. Existe napa freática o capas blandas que impiden el uso de pilotes trabajando por fricción.

En el caso de un suelo expansivo, si la presión aplicada es mayor que la presión de expansión (para cambio de volumen nulo) no deberían observarse desplazamientos debidos a esta causa. En general puede decirse que la magnitud de la presión aplicada está limitada por la capacidad portante del suelo de fundación y es función del coeficiente de seguridad adoptado (usualmente entre 2 y 3). Por lo tanto, considerando los valores habituales de tensiones admisibles para suelos arcillosos de Formación Libertad (1,0 a 2.0 kg/cm2), este sistema de fundación sólo podrá aplicarse en suelos con potenciales expansivos medios (1 a 5% de expansión libre y presión de expansión en el rango de 1 a 2 kg/cm2). Para permitir en estos casos la concentración de tensiones aplicadas en las zapatas individuales se requiere descalzar las vigas de fundación, esto es dejar un espacio vacío bajo éstas. De todas formas, algunos investigadores como Peck entre otros, han señalado además que la expansión del suelo sólo se puede impedir en una zona localizada bajo la zapata donde se concentran las tensiones inducidas por la fundación.

43


5.2.4. El Caso De Las Losas De Fundación. El comportamiento de las losas de fundación (o plateas) construidas sobre suelos expansivos, puede considerarse un problema de difícil control y aún no resuelto para todos los casos. En esta categoría están comprendidas las losas de piso interiores, las exteriores, los pavimentos, etc. En general estas losas no soportan una carga aplicada importante y los pesos propios son también bajos. En consecuencia, es esperable que se produzcan movimientos cuando aumenta el contenido de humedad en el subsuelo bajo la losa y por lo tanto, esta consideración debiera ser un requisito de diseño. El primero, propuesto originalmente por la Asociación de Cemento Portland de California, consiste en construir un piso elevado a partir de una losa “nervada”, cuyos

nervios apoyan sobre el subsuelo expansivo. El espaciamiento entre nervios y el espesor de la losa dependen del potencial expansivo de los suelos superficiales y de la carga aplicada previsible. Los huecos proveen el medio de alivio de la presión de expansión. El sistema también permite incorporar tubos y conductos en el piso. Entre sus desventajas, está el hecho que no siempre es posible ejercer la presión suficiente sobre los nervios como para contrarrestar la expansión. Aparte del costo en sí mismo de la solución, es necesario agregar el que corresponde a la nivelación del suelo de manera de garantizar un espesor uniforme para los nervios y los huecos.

El sistema de pisos con cavidades, como se aprecia en la figura siguiente, consiste en aligerar la sección mediante una seria de tubos plásticos (“media caña”) que se

ubican sobre el suelo y el espacio entre ellos se rellena con 44


arena o a veces con hormigón sin armar (solución aplicada en algunas obras en nuestro país). Se considera que cuando la arcilla se hincha, se expande en los espacios huecos y así se reduce la presión de expansión. Otra forma de mitigar la expansión a nivel de pisos, es a través de las losas estructurales. Éstas se construyen apoyadas en cada uno de sus lados por vigas y se deja un espacio vacío bajo la losa para evitar el contacto con el suelo. El espacio, puede aprovecharse para alojar tuberías y conductos. La solución presenta inconvenientes constructivos y un costo elevado. Asimismo es recomendable la introducción de juntas de expansión, de manera de separar las losas de las vigas de apoyo, como forma de permitir el libre movimiento de estas losas. En caso contrario, la presión de expansión puede provocar elevaciones en la zona central de las losas, mientras que la zona perimetral queda esencialmente en su posición original, lo que provoca la aparición de fisuras en las losas, paralelas a las vigas.

6. SUELOS COLAPSABLES 6.1. Definición de colapso: Zur y Wisemam (1973) definen como colapso a cualquier disminución rápida de volumen del suelo, producida por el aumento de cualquiera de los siguientes factores (9):   

Contenido de humedad (w) Grado de saturación (Sr)



Tensión media actuante (τ) Tensión de corte (σ)



Presión de poros (u)

Reconociendo por lo tanto que el colapso de la estructura del suelo puede producirse por una variedad de procesos diferentes de la saturación. Reginatto (1977) sugiere que, a esta lista de factores puede agregarse la interacción química entre el líquido saturante y la fracción arcillosa. A efectos de definir y diferenciar los distintos tipos de colapso Uriel y Serrano (1973,1974) clasifican a los suelos colapsables o desmoronables en: Grupo I: Suelos en los que tiene lugar un rápido cambio de la relación entre presiones efectivas y las deformaciones sin que se alcance la resistencia última del material. De acuerdo con esto la causa del colapso es únicamente el cambio de las presiones efectivas. A este grupo pertenecen los limos o arcillas cementadas y las rocas de gran porosidad. Cuando se ensaya a humedad constante, se detecta 

45


una notable modificación de su módulo de compresibilidad al alcanzar un cierto valor las presiones efectivas. Grupo II: Suelos en los que, sin la presencia o cambio de las condiciones que producen el colapso, no hay cambio abrupto en la relación presión-deformación. Tal es el caso de los loess y algunas arcillas que contienen sulfatos. Si se ensayan a humedad constante, la relación tensión-deformaciones es una curva suave y continua y sin agudos quiebros. 

La saturación produce, sin embargo, un importante cambio volumétrico, debido probablemente a un incremento de la presión de los poros que origina el agotamiento de la resistencia al corte del suelo. 6.2. Características comunes: Reginatto (1977) señala que, en general, los suelos colapsables presentan una serie de características comunes, tales como (8):  



Estructura macroporosa, con índice de huecos (e), entre relativamente alto, a muy alto. Granulometría predominantemente fina, con predominio de fracciones de limos y de arcilla. El tamaño de los granos es generalmente poco distribuido y con los granos más grandes escasamente meteorizados. La mayoría de las veces, la cantidad de la fracción arcilla es relativamente escasa, pero sin embargo, tiene una influencia importante en el comportamiento mecánico de la estructura intergranular. Estructura mal acomodada, con partículas de mayor tamaño separadas por espacios abiertos, y unidas entre sí por acumulaciones o "puentes" de material predominantemente arcilloso. En muchos casos existen cristales de sales solubles insertados en tales puentes o uniones arcillosas.

6.3. Clasificación de los métodos de identificación de suelos colapsables: 6.3.1. Métodos basados en parámetros físicos de suelos En general, la mayoría de estos métodos de identificación tienen más bien un carácter cualitativo que cuantitativo, pretendiendo ubicar el suelo analizado en algunos de los grupos mencionados. La clasificación consiste, habitualmente en establecer si el suelo es autocolapsable (colapsable bajo su propio peso) o bien si es condicionalmente colapsable (colapsable bajo carga externa). En estas notas solamente se analizarán tres de ellos, que tienen en común que relacionan el límite líquido y el peso unitario seco. a) Denison (1961) establece el Coeficiente de Colapso (k), el colapso ocurrirá cuando la relación de vacíos del suelo en

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estado natural (e) es mayor que la relación de vacíos correspondiente al Límite Líquido (eL). b) Gibbs (1961) establece una Relación de Colapso (R) igual, al colapso ocurrirá cuando la humedad de saturación del suelo (wSAT) es mayor que el Límite Líquido (wL). c) Código de edificación de la U.R.S.S (1962) establece un Indice de Colapso (R) y el colapso ocurrirá cuando R es mayor de -0,10. 6.3.2. Métodos basados en ensayos endométricos Estos métodos están basados en la Presión Inicial de Colapso o Presión de Fluencia. La determinación del grupo al cual pertenece el suelo estudiado (auto colapsable o colapsable bajo carga), se realiza comparando la presión de tapada o geostática con la presión a la cual se produce el colapso. Asumiendo como hipótesis que el colapso por humedecimiento ocurre sólo a partir de una cierta presión por encima de la cual, la resistencia estructural del suelo es superada. La magnitud de esta presión, para la cual se produce el desmoronamiento de la estructura del suelo, ha sido designada por algunos autores como: 

Presión Inicial de Colapso (σi.col) (Abelev y Abelev, 1979)



Presión de Fluencia Saturada (σf sat) (Reginatto, 1970).

6.3.3. Métodos basados en la magnitud del asentamiento por colapso Los métodos basados en la magnitud del asentamiento por colapso se fundan en determinar la magnitud del mismo de un perfil de suelos en un lugar determinado, debido solamente a su peso propio . 6.4. SOLUCIONES INGENIERILES EN SUELOS COLPASABLES La primera cuestión que debe analizarse cuando se diseñan cimentaciones en suelos susceptibles al colapso, es la probabilidad que el agente desencadenante del fenómeno, el agua, pueda o no introducirse en el terreno y por ende "sensibilizar" al suelo en donde se apoyarán las estructuras. Por definición, sin la presencia del agua, el suelo no colapsa. Esta cuestión es significativa, puesto que pueden existir numerosos casos en donde la probabilidad que el agua se infiltre en el suelo sea lo suficientemente baja como para analizar la posibilidad de fundar la estructura, considerando el comportamiento del suelo en su estado natural. Por lo tanto cuando se hable de suelos potencialmente colapsables por humedecimiento, no debe pensarse unívocamente en las soluciones ingenieriles que se utilizan en suelos colapsables. Hecha esta aclaración, a continuación, se tratará de ofrecer un panorama de las distintas soluciones ingenieriles que se adoptan en suelos colapsables por humedecimiento, cuando las probabilidades de que se produzca el fenómeno son altas.

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El objetivo central de todas estas soluciones es prevenir las fallas estructurales o de servicio que pueden sobrevenir sobre las estructuras construidas sobre estratos de suelos colapsables. Aitchison (1973) divide a estas soluciones en:   

Tratamiento del suelo colapsable con vista a eliminar la tendencia al colapso a lo largo de todo el estrato de suelos desmoronables. Diseño de elementos constructivos que eliminen o disminuyan a límites razonables la posibilidad que se inicie el colapso. Diseño de estructuras y/o cimentaciones insensibles a los asentamientos provocados por el colapso, por ejemplo, fundaciones profundas apoyadas sobre un manto profundo no sujeto a los asentamientos por humedecimiento.

El primer grupo de soluciones comprende los métodos de mejoramiento de suelo, por medio de los cuales la susceptibilidad al colapso es eliminada, modificando las propiedades resistentes del suelo mediante la compactación o la cementación de los vínculos entre partículas. El segundo grupo incluye la adopción de medidas constructivas tendientes a aislar el agua, de manera de evitar o disminuir la presencia de condiciones favorables al colapso, admitiendo no obstante ciertos riesgos. Finalmente, el tercer grupo engloba tanto las soluciones tradicionales por medio de fundaciones profundas, como el diseño de estructuras con fundaciones directas insensibles a los asentamientos diferenciales provocados por el colapso del suelo. En resumen, en el primer grupo de soluciones se interviene directamente en el suelo, evitando así el colapso; en el segundo grupo se intenta evitar que se produzca el colapso, sin modificar el suelo; y en el último grupo se construyen estructuras y/o fundaciones que admitan y resistan los fenómenos provocados por el colapso del suelo. La eficacia del diseño adoptado en cada caso depende en gran medida de la calidad de las investigaciones geotécnicas realizadas. La información básica que éstas deben suministrar son: el espesor del manto de suelos colapsables y la magnitud del colapso bajo peso propio o bajo carga de todos los estratos del perfil. Una incorrecta estimación de estos parámetros puede llevar a proponer y construir soluciones ingenieriles totalmente opuestas a las correctas. La confección de perfiles de colapsabilidad como los presentados permite establecer la existencia o no de suelos autocolapsables, sus espesores aproximados y la profundidad a la que se encuentran. Esta metodología de análisis es de gran ayuda, por ejemplo en la elección del procedimiento idóneo para estabilizar el terreno. 6.4.1. Mejoramiento de suelos colapsables El objetivo principal de estas soluciones es eliminar o disminuir apreciablemente la susceptibilidad al colapso del suelo, bien disminuyendo la porosidad del suelo (compactación) o bien aumentando la resistencia estructural entre las partículas del suelo (métodos físico-químicos). Una de las formas de clasificar los métodos de

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mejoramiento o estabilización, ha sido precisamente ésta, o sea teniendo en cuenta la acción resultante sobre el suelo (Aitchison,1973; Rocca,1985). Sin embargo, para el desarrollo y explicación de los diferentes métodos se ha elegido la clasificación propuesta por Evstatiev(1988), que tiene en cuenta el medio usado para realizar la estabilización y el objeto de la misma. Evstatiev (1988) propone la siguiente clasificación de los métodos de estabilización de suelos loéssicos, la cual puede hacerse extensiva a suelos colapsables: Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por compactación. Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por modificación de su  granulometría.  Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por la creación de nuevos contactos cohesivos.  Métodos de mejoramiento por medio del reemplazo del suelo colapsable por suelo no colapsable. Métodos de mejoramiento que incorporan elementos resistentes a la tracción  dentro del suelo.  Geomembranas. Métodos de mejoramiento de las propiedades del suelo por drenaje. h)  Corrección de taludes y terraplenes. 

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CONCLUSIONES Los tipos de cimentaciones en arcillas expansibles son: Fundaciones Superficiales En Suelos Expansivo, El Caso De Las Zapatas Aisladas, El Caso De Las Losas De FundaciónY. El Caso De Las Zapatas Corridas PREVIO estudio de variables. Los suelos expansivos son un tipo de arcillas que tiene la propiedad de incorporar moléculas de agua en su estructura , sus mecanismos de expansión se debe a dos tipos los mecánicos y los fisicoquímicos que son afectados por la naturaleza y tipo de arcilla, humedad inicial, peso específico seco del suelo, características plásticas del suelo y potencia del estrato activo. Los efectos dañinos que se generan en los suelos expansibles ocasionan tipos de movimientos, movimiento céntrico, movimiento perimetral, movimiento cíclico, empuje lateral y agrietamiento de suelo. Las principales fuentes de saturación se debe a: condiciones del entorno, la construcción y otras causas. Para identificar los suelos expansibles se toma en cuenta los patrones de afectación típicos a las estructuras y la identificación de los suelos mediante: tipo de suelo, identificación visual, características del terreno, existencia de vegetación e influencia del clima. El tipo de superficie más maleable y aprovechable como también en los más abundantes en el planeta q son los cuerpos de agua, pero también es en esteros, bahías y zonas costeras, por poner un ejemplo. Todos estos desarrollos son capaces de ofrecer alternativas de apropiación territorial flexible para el desarrollo de actividades turísticas, recreativas, habitacionales, productivas y estratégicas enrios, lagos, lagunas y estuarios marinos, claro viendo hacia un futuro donde será lo más viable en estas condiciones acuáticas. Definido el concepto de colapso, el estudio se ha enfocado al análisis de los suelos cola psab les por hume deci mien to. En est a clase parti cul ar de suelos metaestables, el agente externo que desencadena el fenómeno de colapso, es el agua. En e s t o s s u e l o s u n incremento de humedad puede provocar una disminución o anulación de las fuerzas que vinculan unas partículas con otras, y por lo tanto cambiar el estado de equilibrio en la estructura del suelo. El colapso de la estructura del suelo depende fundamentalmente de dos causas: a) de la importancia de los cambios provoca dos por el agua en los vínculos existentes entre las partículas, y b) del estado tensional en los vínculos. O sea, para que se produzca el colapso es necesario un agente "sensibilizante", y un estado tensional capaz de provocar la des-estabilización de la estructura del suelo.

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Cimentaciones en Suelos Expansibles y Colapsables - Informe

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