Descripción general de la mecánica de suelos y su comportamiento en la excavación de suelos y técnicas de mejoramiento

1. EL SUELO, LAS EXCAVACIONES
Y SU TRATAMIENTO
Carlos Tupayachi Marmanillo; M. Ing.; PMP

2. Introducción – El Suelo
El SUELO como
Sustrato
Productivo
El SUELO como
Estructura de
soporte
Se requiere:
- Agua
- Suelo orgánico
- Mínima densidad
Se requiere:
- Drenar el Agua
- Suelo Inerte
- Máxima densidad

3. Introducción – Mecánica
de Suelos
 ¿Qué es la
Mecánica de
Suelos?
Terzaghi (1925):
La mecánica de suelos
es la aplicación de las
leyes de la mecánica y la
hidráulica a los
problemas de ingeniería
que tratan con
sedimentos y otras
acumulaciones no
consolidadas de
partículas sólidas,
producidas por la
desintegración mecánica
o la descomposición
química de las rocas,
independientemente de
que tengan o no materia
orgánica.
¿Importa el tamaño de
partícula del suelo?
Gruesos
Finos
¿ Por qué es importante
Terzaghi?

4. Introducción – Mecánica
de Suelos
Suelos
Granulares
Suelos
Cohesivos

5. Introducción – Mecánica
de Suelos
GRAVAS y
ARENAS
LIMOS y
ARCILLAS
Finos o
Cohesivos
Gruesos o
Granulares
- Buena Capacidad de Carga - Alta Compresibilidad
- Permeable - Impermeable
- Angulo Fricción = 30° - 45° - Angulo de Fricción = 0°
- Cohesión Aparente = 0 - Cohesión Aparente = Esf
Comp. /2
- Esfuerzos y Deformaciones - Esfuerzos y Deformaciones
Mixtos

6. Integración de
conocimientos
GEOTECNIA
MECANICA DE
SUELOS
OBRAS
CIVILES

7. Excavación para
cimientos
 Depende del tipo de
Suelo
 Presencia de agua
 Altura de corte
Excavación en arena, se
humedece para
estabilizar
Excavación en terreno
arcilloso, necesario
drenar para estabilizar

8. Excavaciones Masivas
 Dependiendo del tipo de
suelo, granular o cohesivo
se diseña un ángulo de
reposo, permitiendo una
excavación segura, sin
riesgo de derrumbe

9. Excavaciones Masivas
en zonas Urbanas
Espacios Reducidos
Edificios colindantes
Pistas y veredas en operación
Interferencias con líneas de
agua, desagüe
Restricción por acceso

10. Excavaciones Masivas en
zonas Urbanas

11. ¿Cómo enfrentamos el reto de
excavaciones en zonas
urbanas?

12. Sostenimiento por
Apuntalamiento

13. Sostenimiento por
Apuntalamiento

14. Sostenimiento por
Muros
EXCAVACION
ADICIONAL
SISTEMA POCO UTILIZADO EN ESPACIOS
REDUCIDOS

15. Sostenimiento por
Calzadura

16. Sostenimiento por
Calzadura

17. Sostenimiento por
Muro Pantalla
Muro
Pantalla

18. ¿Por qué fallan los
Suelos?
Esfuerzo
Cortante
Resistent
e
Esfuerzos
Aplicados

19. Fallas de Suelo en
taludes
Talud de corte con
ángulo de reposo de
acuerdo al tipo de
Esquema idealizado del
mecanismo de Falla

20. Fallas de Suelo en
taludes verticales
Esquema idealizado del
mecanismo de Falla

21. Fallas de Sostenimiento.
Caso: Apuntalamiento

22. Fallas de
sostenimiento.
Caso: Calzaduras
1. Por tipo de
terreno
2. Presencia de
agua

23. Fallas de
sostenimiento.
Caso: Muros Pantalla
Inestabilidad por flujo ascendente
excesivo en suelos granulares Falla del sistema de Anclajes

24. Fallas de
sostenimiento.
Caso: Muros Pantalla
Falla por deficiencia de Presión
Pasiva Asentamiento detrás de muro

25. Museo de la
memoria?
Suelo tipo Arcilloso
Presencia de agua
Carga en el tiempo

26. ¿Qué hacer para que
un suelo no falle?
Depende
Depende
Depende

27. TÉCNICAS DE
MEJORAMIENTO DE
SUELOS
2da. parte

28. Mejoramiento de
Suelos
Requisitos
para un
Mejoramient
o de Suelos
Mayor resistencia al corte (Cargas estáticas)
Por ejemplo: efectuar densificación de suelos
Mayor resistencia al corte (Cargas dinámicas),
Por ejemplo: evitar efecto de Licuefacción
Menor Deformabilidad
Por ejemplo: evitar asentamientos en fundaciones
Menor permeabilidad,
Por ejemplo inclusión de cal o cemento al suelo
Creación de una resistencia a la tracción
Por ejemplo inclusión de geomallas

29. Mejoramiento de Suelos

30. Solución en la historia, mejoramiento
de suelos blandos para cimentaciones
FUENTE:
Hans-Georg Kemfert
Berhane Gebreselassie
Excavations and foundations in soft
Durmientes de madera
dispuestos como plataforma de
apoyo, en Fischmarkt, Contance,

31. Solución en la historia, mejoramiento
de suelos blandos para
cimentaciones
Durmientes de madera, por
debajo del nivel freático, en el
perímetro de paredes, en
Fischmarkt, Contance, Alemania

32. Solución en la historia,
mejoramiento de suelos blandos
para cimentaciones
Para una mejor transferencia de carga, pilotes de madera que
fueron usados entre siglos XIII a XIX, La característica es que los
pilotes no alcanzaron un estrato mas firme, solo penetraron unos
metros en el suelo blando, a manera de pilotes flotantes.

33. Solución en la historia, mejoramiento
de suelos blandos para
cimentaciones
Para una mejor transferencia de carga, pilotes de madera que
fueron usados entre siglos XIII a XIX, La característica es que los
pilotes no alcanzaron un estrato mas firme, solo penetraron unos
metros en el suelo blando, a manera de pilotes flotantes.

34. Técnicas Avanzadas, para tratamiento de
suelos blandos
COMPACTACIÓN
DINÁMICA
MIXTA, PRE CARGA –
GEOTEXTIL – C. GRAVA

35. Técnicas Avanzadas, para tratamiento
de suelos blandos
MECHAS VERTICALES
Y S/C (Geo Strata 2008)
COLUMNAS DE GRAVA
(Geo Strata, 2008)