178252268 colapso-de-suelos-arenosos-por-presencia-de-sales

1. ESCUELA
PROFESIONAL DE
INGENIERIA CIVIL
DOCENTE : ING. EDGAR CASAS AGUILAR
TEMA : COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA
DE SALES
ESTUDIANTE : SALON CULQUI EZEQUIEL
CICLO : X
CHACHAPOYAS 2013

2. 1
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN............................................................................................................................................. 2
1. COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DE SALES:................................................................... 3
1.1. Definición ...................................................................................................................................... 3
1.2. Características generales............................................................................................................... 3
1.3. Colapsabilidad de un suelo receptor de cargas en nuestro país................................................... 5
1.4. Manifestación de problemas en edificaciones sobre suelos colapsables..................................... 9
1.5. Localización nacional................................................................................................................... 11
1.6. Caso de fallas ocurridas en el país............................................................................................... 11
1.7. Métodos de ensayos realizados .................................................................................................. 15
En Campo............................................................................................................................................. 15
En el Laboratorio ................................................................................................................................. 15
1.8. SOLUCIONES PARA CIMENTACIONES EN ESTOS SUELOS............................................................ 17
1.8.1. Por tanto, para prevenirlo habrá que.................................................................................. 17
1.8.2. Reparación de daños........................................................................................................... 20
COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES................................................................................................. 21
BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................................. 22

3. 2
INTRODUCCIÓN
Los casos de fallas y colapsos en estructuras dependientes de cimentaciones que se
han producido en el país, son debido en parte al desconocimiento de las
características y el comportamiento de cierto tipo de suelos que son usado para
estos fines, y por otro lado a la incompetencia o negligencia, que se refleja
generalmente en la incapacidad de hacer lo que es requerido para un proyecto
determinado, tal como en muchos casos hemos establecido después de haberse
suscitado el problema.
Extensas áreas de nuestro país que presentan suelos arenosos colapsables,
expansivos y de rellenos sueltos, etc., que deben ser estudiados convenientemente
para utilizarlos como soporte en obras de ingeniería de poca o gran envergadura,
dado a que presentan problemas principalmente de deformación por cambio de
volumen del suelo, casi siempre por presencia de filtraciones de agua en exceso
del contenido de humedad natural. Estos suelos han llamado la atención también en
muchas partes del mundo y han sido materia de numerosas presentaciones en
Congresos Internacionales y reuniones técnicas desde hace varias décadas, así como
en numerosas conferencias nacionales, lo que ha permitido adquirir algunos
conocimientos para caracterizar estos suelos y manejarlos con cuidado para que no
produzcan daños en las futuras obras de ingeniería que se construyan en el país.

4. 3
1. COLAPSO DE SUELOS ARENOSOS POR PRESENCIA DE
SALES:
1.1. Definición: Generalmente son suelos de origen eólico, cuya
estructura está ligeramente cementada por sales acarreadas por la brisa
marina, con lo cual adquieren una resistencia aparente. Son suelos en
estado metaestable o con estructura inestable, que generalmente se
presentan en áreas áridas.
En la actualidad se incluyen en este grupo de suelos a aquellos
fuertemente cementados por sales solubles, que sufren grandes
asentamientos por la lixiviación de dichos materiales.
1.2. Características generales: Los efectos de este colapso pueden
manifestarse en forma de asientos bruscos del terreno de carácter
centimétrico hasta decimétricos. Más raramente puede darse asientos de
algún metro y en casos extraordinarios de decenas de metros.
En ausencia de agua, estos suelos cementados se mantienen estables y de
modo localizado pueden alcanzar una débil a moderada resistencia. Incluso
pueden definir niveles de encostramiento que proporcionen valores
relativamente altos de peso por unidad de área. En presencia de agua, el
cemento interpartículas se disuelve y el suelo pierde la escasa capacidad
portante que tenía y colapsa. Si además el suelo soporta la carga
correspondiente a una estructura el colapso se acentúa, y dicha estructura
tenderá a colapsar, a asentar bruscamente, produciendo importantes
patologías.
Las cimentaciones más recomendables sobre este tipo de suelos son las
cimentaciones profundas, que deben tender a sobrepasar los niveles
colapsables.

5. 4
Una alternativa a esta tipología para casos de suelos con potencial bajo o
medio de colapso, puede ser la cimentación mediante losa de suficiente
rigidez, incluso apoyada sobre una mejora de terreno, que reparta cargas lo
máximo posible con el fin de no concentrar tensiones, y /o trabajar a
tensiones lo más bajas posibles, cuidando en todos los casos al máximo la
posible afección del agua al terreno sobre el que se dispone la cimentación
(saneamientos flexibles, colgados, realización de pruebas de saturación, etc.).
Al contacto con el agua sufren cambios bruscos en su volumen por
efecto del lavado de sus cementantes (sales), debido al reacomodo
de sus partículas.
Cuando el material cementante constituye gran parte de la matriz del
suelo, la lixiviación también genera grandes reducciones de su volumen.
Imagen que muestra los enlaces temporales
formado por sustancias salinas entre
partículas cuya desaparición puede provocar
el colapso.
Fuente: Dudley (1970), Maswoswe (1985)

6. 5
1.3. Colapsabilidad de un suelo receptor de cargas en nuestro
país:
Una característica esencial de nuestros suelos colapsables es que
tienen una densidad baja y un grado de saturación también bajo, todo parece
indicar que al disminuir el grado de saturación la susceptibilidad al colapso
es mayor, esta es la razón por la que los problemas tienden a aparecer
con mayor frecuencia en las zonas de fuerte desecación, también exhiben
una cohesión temporal como resultado de la presencia de materiales
cementantes tales como el yeso y el carbonato de calcio. La cohesión
aparente es el resultado de la resistencia friccional al corte en la cual los
esfuerzos normales efectivos provienen de la presión de poro negativa que es
la succión en el suelo. En todo caso la condición de clima árido o de intensa
evaporación superficial no es indispensable, ya que han ocurrido casos de
colapso cuando se humedecen suelos también en regiones no áridas. En
general, los cambios de los factores externos, la humedad principalmente y la
naturaleza del electrolito que interviene en el fenómeno, son los que de una
forma u otra, afectan la matriz succión del suelo (diferencia entre la presión
del aire y del agua), a los enlaces y pueden causar el cambio brusco de
volumen que se denomina colapso. La causa desencadenante del
colapso es la presencia de agua, conjuntamente con un esfuerzo
significativo aplicado.
Los mecanismos de colapso pueden variar en función del contenido
mineralógico de las partículas y de sus enlaces, del tipo de estructura, del tipo
de deposición del material, del contenido de humedad y otros factores de
naturaleza electro-química.
En la mayoría de los casos de colapso investigados por nosotros
hasta la fecha son suelos con estructura panaloide y granos redondeados
unidos entre si por alguna clase de cementación . En todos los casos, esta
cementación era susceptible de ser disuelta cuando el suelo absorbía
agua. El mecanismo de colapso es lógicamente un derrumbe de los granos

7. 6
hacia los vacíos, precisamente cuando desaparece la cementación entre
ellos.
Así hemos detectado que los mecanismos de colapsos más
frecuentes en suelos granulares secos son la disolución de la cementación
por sales solubles o la destrucción, de un ordenamiento paralelo de
agregados de arcilla residual que enlazaban a los granos. En
suelos granulares semisaturados es la pérdida de la resistencia al corte
temporal entre los granos dada por la tensión capilar negativa entre ellos. En
arcillas el mecanismo es la reorientación de las partículas desde una
estructura floculada hacia formas más dispersas.
En nuestro país han ocurrido casos de fallas en suelos colapsables
que los hemos estudiado detenidamente en Pisco La Joya , y
últimamente en Ventanilla entre otros numerosos, que nos han
permitido verificar algunos métodos simples de identificación de estos
suelos, los mismos que se indican en la Tabla I y la (figura con
criterio de identificación de suelos colapsables (U.S.B.R.)),
estableciéndose además una comparación entre la cantidad de sales
solubles en los suelos colapsables de Ventanilla, Pisco y La Joya con
la agresividad sulfática correspondiente, con el fin de probar que un suelo
altamente colapsable también puede presentar severa agresividad sulfática
al mismo tiempo que suelos con insignificantes cantidades de sales
solubles (caso de Ventanilla), no necesariamente tienen que ser
altamente agresivos al cemento y menos por esta causa originar
asentamientos importantes como los que se presentaron en este lugar,
ya que de las investigaciones técnicamente llevadas a cabo se determinó
que en la mayoría de los casos los asentamientos, en los suelos sueltos
de origen coluvial de Ventanilla, se habían producido por graves defectos
constructivos tales como cimentación sobre rellenos no compactos y
conexiones domiciliarias de servicios de agua y desagüe con graves

8. 7
defectos de instalación y calidad de sus materiales (figura de sales
solubles vs. agresividad sulfática en los suelos colapsables estudiados).
Figura con criterio de
identificación de suelos
colapsables (U.S.B.R.)

9. 8
Figura de sales solubles vs.
agresividad sulfática en los suelos
colapsables estudiados

10. 9
1.4. Manifestación de problemas en edificaciones sobre suelos
colapsables:
Cuando ocurre el colapso del suelo sobre el que se emplaza un edificio,
pueden producirse daños en su estructura. Estos daños se manifiestan de
modo semejante a los generados por asientos diferenciales
(fundamentalmente grietas y/o fisuras a 45º)
En algunos casos los colapsos pueden llegar a producir asientos del
terreno que se reflejan sobre infraestructuras superficiales (líneas férreas,
autovías, etc.) de modo evidente, generando daños importantes ver
fotografía siguiente.
Esquema de giro
experimentado por 2
módulos de viviendas.
Tipología de lesiones en
tabiques perpendiculares
a pórticos.

11. 10
En algunos casos extraordinarios de colapso de suelos, el hundimiento de
éste puede “tragarse” literalmente algunas construcciones ver la siguiente
fotografía
Fotografía: Deformación en
vías a consecuencia de un
colapso de suelo. Línea
férrea
Fotografía: Colapso del
terreno y hundimiento de
las viviendas existentes a
consecuencia del mismo

12. 11
El hecho de cimentar sobre un suelo colapsable no implica que en todos los
casos ese suelo vaya a colapsar, sino que han de darse una serie de condiciones para
que eso ocurra, tales como:
Que no se haya identificado previamente su existencia en el suelo que
servirá de apoyo a una estructura.
Que se produzcan una serie de condiciones de contorno, que constituyan
el detonante y permitan el desarrollo del potencial colapso (lo más habitual
roturas o fugas de la red de saneamiento, abastecimiento, riego de
jardines, etc.)
Sistema constructivo no adecuado a las características del subsuelo de la
parcela (saneamientos, drenaje o tipología de cimentación inadecuados)
1.5. Localización nacional:
Estos se encuentran en las regiones áridas y semiáridas. Los
depósitos eólicos, coluviales, residuales, tufos volcánicos pueden
ser colapsables.
En Lima, se han encontrado estos tipos de suelos en la ciudadela Antonia
Moreno de Cáceres.
En otros departamentos y de manera más predomínate a nivel nacional:
Arequipa, Majes, Moquegua.
1.6. Caso de fallas ocurridas en el país:
VISTA DE UN SUELO COLAPSABLE EN LA JOYA

13. 12
DESLIZAMIENTO PRODUCIDO POR EL COLAPSO DEL SUELO EN LA JOYA
CANAL DE IRRIGACION LA CANO, CRUZA SUELOS COLAPSABLES PROTEGIDO
CON GEOSINTETICOS

14. 13
EDIFICACIONES VICTIMAS DE SUELOS ARENOSOS COLAPSABLES EN
AREQUIPA
COLAPSO DE VIA CIMENTADO SOBRE SUELOS ARENOSOS MOQUEGUA

15. 14
COLAPSO DE SUELO ARENOSO EN MAJES POR PRESENCIA DE AGUA

16. 15
1.7. Métodos de ensayos realizados:
Para la evaluación del potencial de colapso se procede de las dos formas
siguientes:
En Campo:
Ensayo de Carga Directa con Saturación
En el Laboratorio:
Ensayo de Colapso
El “Ensayo de colapso de suelos”, tiene por objeto determinar la magnitud del
colapso unidimensional que se produce cuando se inunda un suelo
semisaturado.
Se define como colapso a la disminución de altura que experimenta una
probeta de suelo en unas determinadas condiciones de densidad y humedad,
confinada lateralmente y sometida a una presión vertical constante, al ser
inundada.
Como resultado del ensayo se determina el índice de colapso, que es el valor
del colapso determinado como el porcentaje de disminución de altura que
experimenta la probeta al ser inundada, una vez alcanzado el equilibrio bajo
la acción de la presión vertical seleccionada, con respecto a la altura de la
probeta en el momento de proceder a la inundación.
Este procedimiento se puede utilizar para la determinación de la magnitud del
colapso que se produce para una tensión vertical determinada, pero también
del potencial porcentual de colapso en un suelo, que es el valor del colapso
determinado como el porcentaje de disminución de altura que experimenta la
probeta al ser inundada, una vez alcanzado el equilibrio bajo la acción de la
presión vertical seleccionada, con respecto a la altura inicial de la probeta.

17. 16
ENSAYO DE COLAPSO
EVALUACION DEL COLAPSO IN-SITU CON PRUEBA DE CARGA SATURADA
ENSAYO ESTATICO DE CARGA DIRECTA

18. 17
1.8. SOLUCIONES PARA CIMENTACIONES EN ESTOS SUELOS:
Para que se desencadene el colapso de un suelo tienen que concurrir dos
circunstancias:
Que el suelo tenga la potencialidad de colapso, determinada mediante los
ensayos y el reconocimiento geotécnico pertinente.
Que se den las condiciones de contorno adecuadas, tales como cambios
de humedad, inundación o concentración de tensiones.
1.8.1.Por tanto, para prevenirlo habrá que:
Realizar una identificación geotécnica adecuada, que permita definir si
estamos o no en presencia de suelos colapsables. Para ello es preciso
disponer de un estudio geotécnico lo más completo posible, ya se trate de
un estudio geotécnico para un gran edificio o para una vivienda unifamiliar.
Minimizar la posibilidad de que se desarrollen las condiciones de contorno
a las que antes hacíamos referencia.

19. 18
Adoptar medidas constructivas acordes al riesgo que representa la
presencia del suelo colapsable (saneamiento flexible y colgado, drenajes
adecuados, tipología de cimentación adecuada, preferentemente
cimentaciones profundas ejecutadas sin agua de perforación, que superen
los niveles colapsables y con consideración de rozamiento negativo,
acerados amplios, mejoras de terreno, etc.)
Generación del Colapso por Saturación
Saneamiento y drenaje proyectados.
Impermeabilización de suelos.

20. 19
Existencia de solados perimetrales
Evitar la proximidad de piscinas.
Uso de geomembrana HDPE
Evitar la construcción de jardines, diseñando jardineras.
Estabilización del terreno mediante procesos físicos o químicos.
Compactación Dinámica.
Técnicas de vibrosustitución con gravas.
Inyecciones de impregnación, de compactación, etc.
Técnicas de vibración por explosivos.

21. 20
1.8.2.Reparación de daños.
La técnica habitualmente empleada como recalce de estructuras de
edificación con patologías desarrolladas a consecuencia de algún
fenómeno de colapsabilidad son los micropilotes. Dadas las
particularidades de este tipo de suelos y su “sensibilidad” al agua, los
micropilotes empleados en estos recalces se perforan en seco, sin agua,
la cual es sustituida por aire comprimido para ayudar en la perforación.
Lógicamente en el desarrollo de las reparaciones de los daños generados
por el colapso han de acometerse otras actuaciones específicas de la
magnitud y el alcance de dichos daños, lo cual se determinará para cada
caso

22. 21
COMENTARIOS FINALES Y CONCLUSIONES.
A menudo cuando ocurre un desastre, la falla coloca a los propietarios,
proyectistas y constructores en la posición de adversarios, entonces siempre
cualquier esfuerzo de solución es orientado hacia la protección de intereses
económicos o prácticos lo que no siempre conduce a una buena determinación de
las causas reales de la falla y menos a su adecuada solución, más aún cuando
existe la influencia política, que en nuestro medio muchas veces se ha dado,
orientando a la opinión pública hacia causas o hechos que justifican una mala
ejecución de la obra o que enmascaran vicios de construcción. Otras veces las fallas
se esconden o no son divulgadas técnicamente por temores inherentes a posiciones
administrativas o políticas de los funcionarios responsables, evitando tomar en cuenta
el antecedente para el diseño y construcción de obras futuras similares,
aumentando enormemente la posibilidad de una repetición catastrófica de errores
previos.
Los Ingenieros Civiles pueden prevenir las fallas que ocurren en las
cimentaciones si hay compromiso o un formal acercamiento al problema y si se
puede comprender bajo qué circunstancias fallan los suelos permitiendo que se
desarrollen condiciones de riesgo que resultan muchas veces después en
catástrofes, esto ha sido del suelo, sea colapsable, expansivo o de cualquier otra
tipo. Todo esto requiere, además de hacer uso de la observación y la comprobación
de las predicciones, utilizando las experiencias pasadas y los métodos probados de
solución que vienen a ser una necesidad en la práctica de la ingeniería del futuro,
dado a que los ingenieros civiles deben proyectar obras estables y económicas,
considerando las necesidades interactuantes del medio ambiente y los limitados
recursos económicos que disminuyen actualmente, todo lo cual impone a nuestra
profesión la obligación de ejecutar buenos proyectos apoyados en estudios
técnicamente bien ejecutados, por profesionales idóneos y con la experiencia
necesaria para resolver los variados problemas que presentan los suelos en las
diferentes re guiones del Perú.

23. 22
BIBLIOGRAFÍA
CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES SISMICAS Y
MITIGACION DE DESASTRES – CISMID
GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS
SUELOS COLAPSABLES. CONCEPTOS Y DESARROLLO DE PATOLOGÍAS
http//.civilgeek.com
Reglamento Nacional de Edificaciones - Norma E-050 “Suelos y Cimentaciones”
Braja M. Das. “Principio de Ingeniería de Cimentaciones”