El documento trata sobre los suelos arcillosos expansivos y sus efectos en las estructuras. Explica que los suelos arcillosos tienen la propiedad de expandirse y contraerse con los cambios de humedad, lo que puede causar daños. Luego detalla los objetivos de estudiar este tema y revisa conceptos clave como las propiedades de las arcillas expansivas, los ensayos para su caracterización y las soluciones de cimentación para mitigar sus efectos.

1. II
I
Docente: IRENE DEL ROSARIO RAVINES A.
INTEGRANTES:
ASIGNATURA: MECANICA DE SUELOS APLICADA A LA CIMENTACION Y VIAS DE
TRANSPORTE.

2. I. INTRODUCCION
El presente trabajo se trata de los suelos
arcillosos como suelos que tienen
potencial para la expansión y la
contracción en condiciones de humedad.
El cambio de volumen resultante de la
expansión y contracción provoca daños a
las estructuras asentadas sobre ellos. El
área de suelo expansivo incluye casi todos
los esquemas agrícolas y la mayoría de
los proyectos de desarrollo en el país.
Los daños causados a las estructuras por
suelos arcillosos se han registrado en
diferentes ubicaciones con presencia de
arcilla. Los daños incluyen edificios,
carreteras, fábricas, estructuras
hidráulicas, etc.
Figura 1: Grietas producidas en
fachadas

3. II. OBJETIVOS
2.1.Objetivo General:
• Comprender el tema de cimentaciones en suelos
arcillosos.
2.2.Objetivos Específicos:
• Investigar cómo se realiza el cálculo para
asentamientos.
• Investigar sobre los ensayos de consolidación.
• Investigar sobre los suelos arcillosos susceptibles de
problemas de expansión y contracción.

4. III. MARCO TEORICO
3.1. Suelo Arcilloso:
En mecánica de suelos se define como arcilla a las partículas de
cualquier sustancia inorgánica menores a 0,02 mm., tamaño para
el cual empiezan a tener influencia las acciones fisicoquímicas. Los
terrenos arcillosos son en principio, los más peligrosos para
cimentar. En ellos se pueden producir grandes asientos en un largo
o aun larguísimo plazo de tiempo, y es en los que el conocimiento
de su comportamiento bajo cargas ha progresado más en los
últimos años.
(Jimenez, 2003)

5. 3.2. Suelos arcillosos susceptibles de problemas de
expansión y contracción:
3.2.1. Arcillas:
Las arcillas son partículas muy finas y forman barro cuando están
saturadas de agua. Los suelos arcillosos son pesados, no drenan
ni se desecan fácilmente y contienen buenas reservas de
nutrientes. Son fértiles, pero difíciles de trabajar cuando están muy
secos. (Lambe, 1999)

6. 1.1.1. Suelos Expansivos:
Los suelos expansivos son un tipo de arcilla que tienen la propiedad de
incorporar moléculas de agua y generan cambios volumétricos de su estado
natural del suelo de cimentación. Dichos suelos pueden dividirse en dos
categorías:
 Depósitos arcillosos no saturados, de origen eólico cuyos grumos alcanzan
el tamaño de los limos. Son susceptibles de expansión bajo humedecimiento y
de asentamientos bajo carga y saturación.
 Depósitos arcillosos, de origen residual, altamente reactivos a los cambios
de humedad; presentan expansión bajo saturación, y contracción en ambiente
seco. (Lambe, 1999)

7. 3.2.3. Comportamiento de Suelos Expansivos:
 Contracción de las arcillas debido al secado
 Expansión de las arcillas al humedecerse.
 Disminución de su resistencia al corte y de sus capacidades de soporte al
expandirse. (Jimenez, 2003)
3.2.4. Causas de la expansión:
 Inundación localizada.
 Elevación capilar del agua proveniente de un nivel freático.
 Periodos concentrados de alta precipitación combinados con drenajes
deficientes.
 Variación del contenido de humedad de las arcillas por construcción de una
estructura sobre ella. (Jimenez, 2003)

8. 3.2.5. Problemas de expansión o contracción:
 El problema más grave en este tipo de suelos ocurre en las
construcciones ligeras, pavimentos, taludes, etc. que no se
estudian a fondo.
 Problemas causados por suelos expansivos es por
asentamientos y levantamientos
 Es importante que el Ing. Civil disponga de criterios inmediatos
sencillos y económicos para detectar la presencia de este tipo
de suelos. (Jimenez, 2003)

9. 3.2.6. Daños en suelos expansivos:
 Hinchamiento del suelo bajo el edificio por aumento de
humedad (no existe evaporación).
 Retracción periférica del terreno (construido en poca humedad)
 Variación de volumen debido a modificaciones del nf (por
bombeo, drenajes, etc.)
 escasa profundidad de fundación (dentro de zona activa)
 Hinchamientos por eliminación de arboles
 Rotura de tuberías de agua
 Defectos de drenajes periféricos (Jimenez, 2003)

10. 3.2.7. Soluciones para cimentaciones en suelos expansivos:
1.Alterar el suelo. por ejemplo, agregando limos, cales, u otras
mezclas que reducirían o eliminarían la contracción o expansión.
2.Control de expansión. permitido que el suelo se expanda dentro
de las cavidades de la cimentación, los movimientos de una
cimentación pueden ser reducidos a un nivel tolerable.
3.Control de la humedad. el suelo debe ser excavado a la misma
profundidad que el peso del suelo contrarreste el levantamiento
del mismo, se pondrá un material plástico sobre toda la superficie
de la excavación.
4.Ignorar el levantamiento, acomodando zapatas a una suficiente
profundidad y/o levantamiento del material en la zona de
expansión entre la superficie del terreno y la base de la
construcción, puede ocurrir hinchamiento sin causar movimientos
perjudiciales.

11. 3.2.8. Cimentaciones en suelos arcillosos:
3.2.8.1. Cimentación flotante:
A.Losas de Cimentación tipo Waffle:
La losa con contratrabes (vigas de cimentación) se emplea
cuando los claros y las cargas son elevadas y se convierte en
una estructura en cajón con losa en la parte inferior y superior
de la contratrabe. Otra modalidad es una losa con contratrabe
inferiores en la que el lecho superior es plano.

12. B. Cimentaciones con Pilotes:
1.Cimentación tipo palafito.
2.Solución de cierre del espacio de expansión, para mejor su
aspecto y limpieza
Aquí Vemos un ejemplo de una forma errónea y correcta para el
diseño de una estructura adaptable a suelos expansivos.
(Marsal, 1964)

13. 3.2.9. Movimientos de un suelo expansivo:
 Movimientos Irreversibles: Aquellos que provocan
levantamientos progresivos de diferentes partes de la
edificación. Logran un equilibrio final de expansión.
 Movimientos Estacionales: Tienen su origen en los cambios
del clima lluvioso o variación estacional. Son procesos cíclicos.
(Julca, 2014)

14. 3.2.10.Ecuaciones empíricas para evaluar el potencial de
expansión:

15. 3.3. Ensayos en laboratorio para reconocimiento de suelos
expansivos:
•Normas ASTM D4546-96
Descripción:
A. Expansión libre en Consolidó metro (Sin consolidación):
Contiene tres métodos alternativos de laboratorio para la
determinación de la magnitud del hinchamiento o asentamiento de un
suelo cohesivo relativamente inalterado o compactado. Los métodos
de prueba se pueden usar para determinar:
a). La magnitud de hinchamiento bajo una presión vertical (axial)
conocida.
b). la magnitud de la presión vertical necesaria para mantener sin
cambio de volumen especímenes confinados lateralmente y cargados
sobre un eje axial. ( Ankz, 2015)

17. 3.4. Ensayos de consolidación:
El ensayo de consolidación de un suelo, es uniaxial y la probeta se
mantiene sin ningún respaldo lateral mientras soporta la
compresión vertical. Este ensayo es muy parecido al tradicional de
un cilindro de hormigón, salvo que las probetas son muchas más
pequeñas, así como las cargas necesarias para romperlas.
(Valera, 2011)

18. 3.4.1.Materiales:
TUBO PARAFINA PAPEL FILTRO AGUA DESTILADA
BALANZA CUCHILLO HORNO MUESTRA

20. 3.5. Deformación diferida:
Como es bien sabido, la deformación diferida en el hormigón se
produce a partir de dos fenómenos evolutivos en el tiempo: la
retracción y la fluencia.
Es interesante realizar un breve repaso de los principales factores
que influyen sobre cada uno de estos fenómenos, ya que, si bien
la incidencia de los diferentes factores en la magnitud de la
deformación no es uniforme, sería de esperar que estuviesen
incorporados en la formulación de los modelos de predicción.
(Agranatti, 2008)

21. 3.5.1.Retracción:
La retracción es un fenómeno provocado por la pérdida de
humedad del hormigón en estado fresco o endurecido. Se exponen
a continuación los factores que influyen sobre su desarrollo:
 El contenido de árido es uno de los factores principales. Aunque
la retracción se produce en la pasta, la presencia del árido actúa
como freno a la deformación. Además, a mayor contenido de
árido en el hormigón, menor es el contenido de pasta. Según el
modelo de Newman y Choo (2003), un incremento del volumen
de árido del 71% al 74% induce una disminución del 20% en la
retracción.

22.  La retracción crece con el incremento del contenido de agua, del
contenido de cemento y de la relación agua/cemento. La
sensibilidad que manifiesta la retracción del hormigón al cambio
de la relación agua/cemento es inferior a la que manifiesta frente
al cambio en el volumen de árido.

23.  Influencia de los aditivos. Se han identificado aumentos en la
retracción vinculados al uso de aditivos plastificantes y súper
plastificantes, aunque no existen resultados concluyentes a este
respecto.
 Los cambios en la humedad relativa del ambiente tienen un
considerable efecto sobre la retracción (en particular sobre la
retracción de secado). Existe una relación aproximadamente
lineal entre la retracción de la pasta de hormigón y la humedad
relativa.
 Tiempo y tipo de curado. El tiempo de curado no se ha revelado
como un factor crítico en la retracción. El empleo de un curado al
vapor puede reducir la retracción hasta un 30 %. (Agranatti, 2008)

24. 3.5.2. Fluencia:
La fluencia es la deformación que se produce en el hormigón bajo la
aplicación de una carga constante. A continuación, se exponen los
principales factores que la determinan:
 A menor porosidad menor es la fluencia. La relación agua/cemento
está relacionada con la porosidad; así, al reducir la relación a/c
para un mismo volumen de pasta, se logra una reducción de la
porosidad, y por ende una rebaja de la fluencia.
 La fluencia es inversamente proporcional a la resistencia del
hormigón a la edad de aplicación de la carga.
 Tipo de cemento. Su efecto sobre la fluencia está vinculado a su
incidencia sobre la resistencia del hormigón. (Agranatti, 2008)

25. 3.6. Asentamientos
Es la deformación vertical en la superficie de un terreno
proveniente de la aplicación de cargas o debido al peso propio
de las capas. (Julca, 2014)
3.6.1. Tipos de asentamientos
 Inmediatos: por deformación elástica (suelos arenosos o
suelos arcillosos no saturados)
 Por densificación: debidos a la salida del agua del suelo
(suelos arcillosos)
 Por flujo lateral: desplazamiento de las partículas del suelo
desde las zonas más cargadas hacia las menos cargadas
(suelos no cohesivos)
(Julca, 2014)

26. 3.6.2.Causas de los asentamientos
 Cargas estáticas: presión transmitida por las estructuras, por el
propio peso del suelo, etc.
 Cargas dinámicas: clavado de estacas, terremotos, etc.
 Erosión del subsuelo
 Variaciones del nivel del agua: rebajes (Julca, 2014)
3.6.3. Efectos de los asentamientos
Daños a la estructura del suelo, cambios en la apariencia,
funcionalidad y estabilidad.

27. 3.6.4. Cálculos de Asentamientos:
Como el asentamiento está relacionado al cambio en la
presión de poros primero debemos calcular el cambio en la
relación de vacíos del suelo debido a la carga aplicada.
(Agranatti, 2008)
 Ecuación para el cálculo de cambios de vacíos

29.  Calculo de asentamiento en una capa:

30. IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1.Conclusiones
 Se logró comprender el tema de cimentaciones en suelos arcillosos.
 Se logró investigar cómo se realiza el cálculo para asentamientos.
 Se logró investigar sobre los ensayos de consolidación.
 Se logró investigar sobre los suelos arcillosos susceptibles de
problemas de expansión y contracción.
4.2.Recomendaciones
 Reforzar el tema con el docente de aula.