Metodos de mejoramiento de resistencia al esfuerzo cortante de suelos. Cuando se habla de seguridad en el caso específico de los suelos, se busca que el sistema que forman la cimentación y el suelo no genere un mecanismo de falla que ponga en peligro la estabilidad de la obra. Para llevar a cabo el análisis de la estabilidad de una estructura, desde el punto de vista de la ingeniería geotécnica, es necesario determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos involucrados en el mecanismo potencial de falla. in embargo, dicha determinación implica grandes retos para el ingeniero de mecánica de suelos, en virtud de las variables involucradas en el problema, tales como! tipo de suelo, grado de compacidad o consistencia, grado de saturación y anisotropía, entre otras. "ntre las me#oras que muchas veces se requieren en un suelo están el aumento de su compacidad $en el caso de los granulares% y la reducción de susceptibilidad a cambios volumétricos $en los suelos arcillosos%. &odo proceso de me#oramiento implica una doble acción sobre la estructura de los suelos! un rompimiento y cambio de la estructura original que el suelo tenía y la modificación del arreglo o acomodo de sus partículas. e conoce como me#oramiento de suelos al proceso mediante el cual se someten éstos a cierto tratamiento, de modo que se me#oren sus propiedades físicas o de ingeniería para obtene obtenerr un terren terreno o firme, firme, estable estable,, capaz capaz de soport soportar ar adecua adecuadam dament entee cargas cargas y condic condicion iones es ambien ambiental tales. es. "n la etapa etapa del estudio estudio geotécn geotécnico ico de un proye proyecto cto de me#ora me#oramie miento nto debe debe investigarse la naturaleza y propiedades de los suelos. "l me#oramiento puede lograrse por varios procedimientos entre los que se incluyen! Mejoramiento por vibrado. "ntr "ntree
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vibrocompa vibrocompactació ctación, n, la vibroflota vibroflotación, ción, la vibrisustitu vibrisustitución ción y el vibrohincado vibrohincado cuyos aspectos aspectos relevantes son los siguientes. a) Vibrocompactacin. "l método se ha aplicado con é'ito hasta () * (+ m de profundidad, pero pueden alcanzarse ) m con un vibrador poderoso. e debe verificar la densificación del material después de que el suelo ha sido vibrado- para ello se realizarán sondeos de penetración estándar o de cono, comparando sus resultados con determinaciones iniciales en la misma área. "n la aplicación de este método se ha observado lo siguiente! a% los primeros ( * m generalmente no quedan densificados y deben compactarse después con un equipo de compactación superficial b% si el suelo contiene capas limosas o arcillosas éstas no se logran compactar- c% la resistencia de punta en sondeos de cono puede incrementase entre +) y ())- d% la compacidad relativa requerida $de /) a 0) , y en algunos casos ()) % se puede alcanzar- y el suelo se asienta de 1 a () .
"l grado de densificación alcanzado dependerá de la intensidad de la vibración generada y de las propiedades del suelo, en particular su composición y forma de los granos. "l método es más efectivo en arenas limpias. e han logrado me#oramientos a profundidades de 2) m, pero las típicas son de 3 a (+ m. "l me#oramiento que se logre depende, como ya se di#o, del tipo de suelo, además del espaciamiento de los puntos de vibrocompactación y del tiempo de me#ora. 4os asentamientos medidos en suelos granulares alcanzan del + a (+ de la profundidad tratada. e ha visto que el procedimiento es más eficiente en materiales granulares con contenido de finos no mayor de () a (+. "l efecto de la densificación disminuye conforme aumenta la distancia horizontal respecto al vibrador. 4a licuación inducida durante el tratamiento es total hasta distancias de 2) a +) cm del vibrador, siendo nulo el efecto a .+ m debido al amortiguamiento del propio terreno. b) Vibroflotacin. "l dispositivo principal del sistema es el llamado 56ibroflot7, que consiste en un vibrador de grandes dimensiones, dotado con boquillas para lanzar agua a presión $chiflón%. 4a densificación se logra mediante la acción combinada de vibración y del chiflón. "l método consiste en hincar en el terreno el vibrador, que puede tener 8) cm de diámetro, (02 cm de longitud y t de peso. Con su masa e'céntrica interna, el vibrador puede desarrollar una fuerza horizontal de () t a (0)) rpm, desplazándose lateralmente del orden de cm. Para facilitar su hincado y en general su funcionamiento, tiene chiflones de agua tanto en su parte inferior como superior, con los cuales puede suministrar agua a razón de 8 a + lts9seg $/) a 0) gpm% con una presión de 8 a / :g9cm $/) a 0) psi%. 4os huecos de#ados por el vibrador se van rellenando con material granular. Con este procedimiento se forman columnas de .8 a 2.) m $0 a () pies% de diámetro en cada penetración del vibrador. "l grado de compactación es má'imo al centro de la columna y decrece radialmente. 4a e'periencia indica que el método también es más eficiente en suelos arenosos limpios, de preferencia gruesos. ;ado que se introduce suficiente agua en el terreno en la zona por tratar, para asegurar la saturación del material, la ubicación del nivel freático no afecta la aplicabilidad del método.
6ibroflotación
6ibrocompactación
c) Vibrosustitucin. "n suelos cohesivos blandos y en depósitos orgánicos se han usado con é'ito columnas de grava formadas por 6ibroflotación. "sto es una variante del proceso original y se le conoce también como vibrosustitución. "n este método el 6ibroflot forma una perforación vertical a través de un terreno blando, el cual posteriormente es llenado con grava o piedra triturada, además de ser compactado por el propio vibrador. "l método permite incrementar la densidad del suelo y proporcional drena#e para disipación de la presión de poro.
d) Vibrohincado
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>tiliza un martillo vibratorio con un elemento metálico columnar que se va introduciendo verticalmente en cada sitio prefi#ado, siguiendo un patrón establecido. "l método es aplicable en suelos granulares y saturados con tama?os comprendidos entre 1,+ cm. $27% y la malla 8), con contenido de finos menor de +. e recomienda no emplear este método en depósitos de arenas gruesas y grava con coeficiente de permeabilidad, :@()* m9s. "n caso necesario puede a?adirse agua para garantizar la saturación. 4as vibraciones transmitidas al elemento columnar son básicamente verticales, por lo que el hincado se realiza normalmente sin ayuda de chiflones de agua.
anterior, el tiempo requerido para la má'ima penetración es mayor en suelos cohesivos. "l volumen de suelo afectado es mayor que el diámetro de la perforación y se incrementa al aumentar el tama?o de partículas. "n arcillas, limos y arenas con finos, la profundidad de penetración má'ima se alcanza con una saturación del ()) y la penetración mínima con un grado de saturación de 8) a +).
Compactacin dinmica. "ste método consiste en de#ar caer una masa repetidamente desde una cierta altura. 4a reacción del suelo ante la compactación dinámica depende del tipo de suelo y de la energía que le sea impartida por lo impactos que tiene un arreglo predeterminado. 4a energía es función de la masa, altura de la caída, espaciamiento de la cuadrícula y nmero de caídas en cada punto. 4as masas son usualmente boques de acero o una serie de placas de acero su#etas entre sí. 4as masas se de#an caer varias veces en el mismo lugar, siguiendo un patrón de cuadrícula con cierto espaciamiento. "l procedimiento normalmente se hace con más de una pasada o serie de apisonamientos rellenando los cráteres que se forman entre pasadas. Por lo general, el subsuelo por me#orar se considera constituido por dos capas! la más profunda es me#orada por la primera serie de apisonamientos, con un determinado nmero de repeticiones, con las mayores separaciones entre los puntos de impacto, y el nivel de energía más alto. 4a capa intermedia es me#orada por una segunda serie de apisonamientos.
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