trabajo de exposicion de suelos i fallas desuelos autoguardado
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8/17/2019 Trabajo de Exposicion de Suelos i Fallas Desuelos Autoguardado
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INTRODUCCION
Hoy en día se va viendo que ningún Ingeniero sienta la responsabilidad técnica y oral
de su pro!esi"n que de#a de e!ectuar un estudio a las condiciones del suelo y subsuelo al
dise$ar y construir edi!icaciones o cualquier tipo de obras que se asentaran en el suelo%
&a que conlleva dos grandes características' (eguridad y )conoía% No olvideos'
*quien solo conoce la teoría ec+nica de (uelos y carece de pr+ctica, puede ser un
peligro público-,Dr% .arl Ter/agui%
)s por eso que cualquier tipo de in!raestructura y construcci"n es necesario obtener
datos !ires y seguros respecto al suelo que estaos tratando, esto se conseguir+
obtenido datos de un laboratorio de suelos con las uestras de suelos apropiadas%
Resultan así estrec0aente dos procesos que son la toa de uestras y la reali/aci"n
de pruebas necesarias%
1ara los probleas de la ec+nica de suelos planteados a la ingeniería civil se ver+ los
tipos de sedientos, e2istencia de !allas, plegaientos, con!iguraci"n geol"gica,
car+cter de rocas y de+s datos de /ona, in!oraciones que resultan vitales para el
ingeniero civil, que de acuerdo a la nora y criterio resolver+n los probleas que se le
presentaran%
1robableente, la ayoría de las !allas en las estructuras son causadas por !allas en sus
cientaciones% )stas !allas son !recuentes a pesar del r+pido desarrollo, en los últiosa$os, de la ingeniería de cientaciones% (in ebargo su !ora y origen son a enudo
di!erentes%
)l costo de una cientaci"n rara ve/ e2cede de un décio del costo total de la
estructura, pero de la cientaci"n depende la seguridad de la superestructura, y todo
intento en econoi/ar en esta parte de la obra, ya sea en la investigaci"n del subsuelo,
en el proyecto, en los ateriales o en la ano de obra, podr+ poner en riesgo la
superestructura% 3os de!ectos y !allas de una cientaci"n no satis!actoria, rara ve/
aparecen inediataente4 en la ayoría de los casos se ani!iestan 0asta que el
edi!icio est+ en uso, que es #ustaente cuando resulta +s costosa la reparaci"n%
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1R)()NT5CI6N
)l presente tea de investigaci"n tiene por ob#etivo 0acer una recopilaci"n de
probleas principales causas de las !allas en obras subterr+neas y cientaciones, que
depender+n de los estudios de suelos identi!icando los da$os, alcance de éstos y
posibles itigaciones, introducir la iportancia del ane#o de un an+lisis de riesgos y,
!inalente dar a conocer algunas !allas presentadas en este tipo de obras, incluyendo
su descripci"n, an+lisis, lecciones aprendidas y soluciones adoptadas%
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I
TIPOS DE CIMENTACIÓN
Las cimentaciones de edifcios se pueden clasifcar en la siguiente orma:
3a elecci"n de unos de estos tipos de cientaci"n depende de las características del
subsuelo, de las condiciones ipuestas por el edi!icio y del costo y probleas
constructivos involucrados, por lo que con !recuencia se plantean dos o +salternativas%
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
(on aquellas que se apoyan en las capas super!iciales o poco pro!undas del suelo, por
tener éste su!iciente capacidad portante o por tratarse de construcciones de
iportancia secundaria y relativaente livianas%
ZAPATAS Y LOSAS
Las zapatas y losas de cimentación se utilizan cuando las capas
superfciales del terreno son resistentes y de baja compresibilidad para las
cargas que la estructura les transmitirán. Las zapatas aisladas se emplean
como elementos de cimentación bajo columnas y las continuas o corridas
bajo muros de carga o hileras de columnas. En ocasiones se utilizan zapatascombinadas que reciben las descargas de dos o más columnas, siendo su
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fnalidad incrementar la rigidez y reducir los asentamientos dierenciales.
om!nmente las losas orman un elemento monol"tico junto con una
ret"cula de trabes que le trasmite las descargas de la superestructura, la
ret"cula le proporciona a la #ez rigidez al conjunto de la estructura cuando
se le requiere. $or lo tanto las trabes se localizan bajo muros de carga o ejes
de columnas, quedando por arriba o abajo de la losa, seg!n el arreglo
estructural que con#enga y las caracter"sticas del terreno.
CAJONES
Los cajones de cimentación se emplean en terrenos compresibles para
reducir la descarga neta del mismo, e#itando incrementos de presión en lamasa del subsuelo que pudieran producir asentamientos intolerables.
uando se proyecta para que la descarga neta sea igual a cero, la
cimentación se denomina totalmente compensada. Esto equi#ale a e%ca#ar
un #olumen de terreno tal que su peso sea igual al peso del edifcio debido a
las cargas permanentes. &i la descarga neta es solo una racción del peso
del edifcio, la cimentación se denomina parcialmente compensada. La
descarga neta se calcula en tal orma que el incremento de presiones en la
masa del subsuelo producido por la misma, solo ocasione asentamientos
iguales o menores a los tolerables. En algunos edifcios ligeros con sótanos o
en estructuras totalmente en terradas, donde el peso del terreno e%ca#ado
es mayor que el de la estructura, se tendrá una cimentación
sobrecompensada. uando la proundidad de desplante es mayor a la del
ni#el reático, el cajón debe ser estanco, es decir impermeable' en caso
contrario el benefcio de la compensación se pierde y puede traducirse en
asentamientos. Los cajones generalmente están ormados por losas de
cimentación y de tapa, ret"cula de trabes y muros de contención.
CIMENTACIONES PROFUNDAS
uando las capas del subsuelo cercanas a la superfcie son muy
compresibles, ormadas por arcilla muy blanda, suelos orgánicos y turba o
limo y arena en estado suelto, se utilizan cimientos proundos constituidos
por elementos alargados que transmiten parte o todo el peso del edifcio aestratos proundos menos compresibles y más resistentes. &ustituyen con
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#entajas a los cajones cuando la utilización de (stos representa problemas
constructi#os serios y costos ele#ados. &e basan en el esuerzo cortante
entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más
e%actamente en la ricción #ertical entre la cimentación y el terreno. )eben
ubicarse más proundamente, para poder distribuir sobre una gran área, un
esuerzo sufcientemente grande para soportar la carga.
PILOTES
E%iste una e%tensa #ariedad e pilotes. En cuanto a su material los hay de
concreto, acero y madera. *especto al procedimiento constructi#o pueden
clasifcarse en precolados y colados in situ. $or su orma de trabajo se
di#iden en pilotes de adherencia, de punta y mi%tos. Los pilotes de
adherencia o ricción transmiten al subsuelo las cargas de la estructura a
tra#(s de su superfcie lateral, siendo la carga transmitida en la punta, solo
una racción peque+a de la total, generalmente despreciable. Los pilotes de
punta, como su nombre lo indica, transmiten el peso del edifcio por su base
o punta a la roca o estrato del suelo competente, poco o nada compresible.
Los pilotes mi%tos son aquellos en el que el trabajo de adherencia o ricción
es tan importante como el de punta.
&e han ideado pilotes especiales con dispositi#os de control, como lo son:
pilotes con dispositi#os de control manual, pilotes penetrantes de sección
#ariable, pilotes entrelazados, pilotes electro metálico y otros.
PILAS
Las pilas son elementos colados en sitio que se apoyan en roca o suelos
compactos o duros, de diámetro mayor que el de los pilotes, por lo que su
capacidad de carga es más alta. uando no e%iste ni#el reático su e%tremo
inerior puede ampliarse para ormar una campana. Las condiciones del
subsuelo y los procedimientos constructi#os son actores determinantes en
su comportamiento y capacidad de carga. )ependiendo de las condiciones
del subsuelo, e%isten tres m(todos principales para la construcción de pilas:
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a m(todo seco, b m(todo que emplea ademe, y c m(todo que usa lodos
-bentónicos o polim(ricos.
CASOS DE CIMENTACION EN SUELOS COLAPSABLES
Los suelos colapsables son materiales cuyo #olumen disminuye
rápidamente al contacto con el agua, lo que trae asociado una p(rdida
rápida de resistencia y un desmoronamiento de su estructura interna. El
colapso es la disminución instantánea y espontánea de #olumen que
e%perimenta un suelo no saturado y sometido a sobrecarga al alcanzar
cierto grado de humedad cercano a la saturación.
El aumento de humedad en los suelos podr"a deberse undamentalmente a
riego de jardines, llu#ias, inundaciones, ascenso de napa reática,
fltraciones del sistema de agua potable y roturas accidentales de ductos
durante terremotos.
na caracter"stica esencial de nuestros suelos colapsables es que tienen
una densidad baja y un grado de saturación tambi(n 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 conmayor recuencia en las zonas de uerte desecación, tambi(n e%hiben 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 riccional al corte en la cual los
esuerzos normales eecti#os pro#ienen de la presión de poro negati#a que
es la succión en el suelo. En todo caso la condición de clima árido o de
intensa e#aporación superfcial no es indispensable, ya que han ocurrido
casos de colapso cuando se humedecen suelos tambi(n en regiones no
áridas. En general, los cambios de los actores e%ternos, la humedad
principalmente y la naturaleza del electrolito que inter#iene en el enómeno,
son los que de una orma u otra, aectan la matriz succión del suelo
-dierencia entre la presión del aire y del agua, a los enlaces y pueden
causar el cambio brusco de #olumen que se denomina colapso. La causa
desencadenante del colapso es la presencia de agua, conjuntamente con un
esuerzo signifcati#o aplicado. Los mecanismos de colapso pueden #ariar en
unción del contenido mineralógico de las part"culas y de sus enlaces, del
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tipo de estructura, del tipo de deposición del material, del contenido de
humedad y otros actores de naturaleza electro/qu"mica.
CASO DE CIMENTACION EN SUELOS EXPANSIVOS
0odos los suelos arcillosos se contraen durante el secado y se e%panden
cuando son humedecidos, sin embargo los mayores problemas por cambio
de #olumen son causados por suelos que contienen una cantidad
signifcati#a de mineral montmorillonita y que normalmente e%hiben limites
l"quidos superiores a 123, alto contenido de coloides ( "ndices de
plasticidad ele#ados.
E%tensas áreas del norte de nuestro pa"s están conormadas por suelos
arcillosos de alto poder e%pansi#o, lo que ha dado lugar al desarrollo del
estudio de estos suelos en los !ltimos tiempos, principalmente en zonas que
comprometen áreas de e%pansión urbana y donde ha sido necesario
construir caminos, aeropuertos, proyectos de irrigación y edifcaciones de
todo tipo, esencialmente li#ianas y de bajo costo. Las arcillas son coloides
con propiedades el(ctricas tales que originan uerzas de interacción, o
uerzas "sico/qu"micas, entre sus part"culas o entre sus part"culas y el agua'
considerándose que el proceso e%pansi#o se debe a un decrecimiento de los
esuerzo eecti#os como una maniestación de las uerzas repulsi#as que
act!an entre las part"culas del suelo, las mismas que son originadas por los
iones del componente diuso de la doble capa de agua que lo rodea, la cual
causa rechazo en las superfcies coloides cargadas. El autor de este trabajo
desde el a+o 4561 #iene estudiando los problemas de las arcillas e%pansi#as
del norte del $er!, donde aparentemente son los mo#imientos irre#ersibles
los que predominan en las arcillas y clima del lugar, le#antamientos que sonsimilares a los ocurridos en otras partes del mundo, siendo menos
predominantes los debidos a cambios de clima seco a llu#ioso y a!n menos
importantes los mo#imientos anuales periódicos, hecho aortunado de
nuestra parte ya que estudios eectuados en dierentes pa"ses que suren
este mismo enómeno indican que los mo#imientos debidos a la #ariación
estacional son mucho más peligrosos que los mo#imientos irre#ersibles.
$ara contrarrestar los eectos que el suelo e%pansi#o origina al producirse
un cambio en su equilibrio de humedad, con el consiguiente aumento de
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#olumen, es necesario adoptar una serie de procedimientos de construcción
eligiendo el m(todo más efciente de acuerdo al medio ambiente y tipo de
suelo, dándole el tratamiento adecuado que permita la cimentación en cada
caso' tratamiento que dependerá no sólo de la orma y tipo de estructura o
de la magnitud de la e%pansión a esperarse, sino tambi(n de otros actores
adicionales, tales como la #ariación del rango de e%pansión en el área
ocupada por la estructura, la #ariación del esuerzo rotacional aplicado a la
edifcación como resultado de una e%pansión dierencial y por !ltimo la
in7uencia de la práctica constructi#a local o procedimientos de construcción
utilizados en cada lugar y su incidencia en la magnitud de los da+os
originados por el proceso e%pansi#o.
CASO DE CIMENTACIONES EN RELLENOS NO-COMPACTOS
En muchas áreas de las principales ciudades del pa"s se encuentran
rellenos de materiales di#ersos en estado suelto a medianamente compacto
que originan mo#imientos que da+an las estructuras que se apoyan en ellas
por más li#ianas que sean. Estos materiales de relleno pro#ienen
generalmente del mo#imiento de tierras eectuado con anterioridad,
acumulación de desmonte en e%ca#aciones ! oquedades y en muchos casos
basura que como es sabido, son materiales muy di"ciles de estabilizar
qu"mica o mecánicamente, por lo que debe tenerse mucho cuidado cuando
aparece como suelo de cimentación, sobre todo cuando llegan a potencies
que #ar"an desde pocos metros hasta 8.22 y 41.22 m a más de proundidad
y se detecta presencia de humedad importante. Los asentamientos de las
cimentaciones construidas sobre material de relleno pueden tener lugar por
tres causas dierentes:
a onsolidación del relleno compresible bajo la carga transmitida por la
cimentación.
b )ensifcación del relleno bajo su peso propio o por infltración de agua.
c onsolidación del terreno natural situado bajo el relleno, por el peso
combinado del relleno y la estructura.
&iempre será necesario practicar una minuciosa e%ploración del terreno
-9igura as" como la ejecución de ensayos de campo que permitan
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establecer las condiciones de resistencia y deormación de los suelos
in#olucrados en el problema dentro de la proundidad que ocupan los
materiales de relleno, estableci(ndose probables deormaciones o alla por
cortante de acuerdo con las cargas que pueden transmitir las estructuras
correspondientes. En muchos casos ha sido posible encontrar una solución
#iable de estabilidad temporal o permanente y en otros ha sido/ necesario
recomendar eliminar los materiales sueltos o lle#ar la cimentación hasta
ni#eles donde el suelo natural presenta aceptables condiciones de portancia
debido a que se pueden generar mo#imientos del suelo de apoyo
importantes, tal omo lo indica ;eyerho, para rellenos sin compactar que
se consolidan bajo su propio peso, en los que se pueden esperar
asentamientos que #ar"an de
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posible se preerirá que los cimientos est(n solicitados por una carga
centrada, ya que de no ser as", con e%centricidades importantes se
producen incrementos de esuerzos que ocasionan que el suelo se
sobrecargue bajo alguna de las aristas del cimiento.
b. &er sufcientemente resistentes, para que ante cargas #erticales, no se
presente punzonamiento.
c. &oportar los esuerzos de 7e%ión que produce la reacción del suelo. &e
debe tener en cuenta que si el cimiento es de poco espesor, es necesario
disponer de un armado en la parte inerior para absorber las tensiones que
all" se originan. E%ceptuando el caso en el que las cargas sean ligeras, es
más económico utilizar cimientos delgados , armados de tal manera que
soporten las 7e%iones , que emplear cimientos macizos que por su gran
peralte no necesitan de tal armado. d. E#itar apoyos irregulares, como es el
caso en que parte de la cimentación se desplante en suelos blandos y el
resto sobre roca.
e. tilizar cajones de cimentación -cimientos 7otantes cuando sea
necesario apoyar sobre suelos compresibles, para compensar cargas
económicamente sin recurrir a cimentaciones proundas.
. &oportar la agresi#idad de sulatos, cloruros y otros agentes que se
encuentren en el suelo o en el agua reática, y en ocasiones resistir la de
elementos orgánicos tales como bacterias, hongos o insectos.
g. &oportar la presión de agua cuando (sta e%ista. = estos principios
básicos cabe a+adirles los que salen las normati#as #igentes locales o
nacionales.
OBRAS SUBTERRÁNEAS
0oda construcción realizada por el hombre en el interior de la tierra con el
fn de satisacer alguna de sus necesidades se denomina obra subterránea.
En el desarrollo de esta acti#idad de ingenier"a, se han practicado
e%ca#aciones para e%tracción de minerales, conducción de agua, #"as de
comunicación, estacionamientos, sistemas de transporte masi#o, depósitos
de combustible, instalaciones energ(ticas, botaderos radioacti#os, reugios
y otros objeti#os. )ependiendo de su uso, las obras subterráneas se pueden
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construir de di#ersas ormas, destacándose las denominadas ca#ernas o
cámaras, pozos y t!neles.
CAVERNAS O CÁMARAS
&on e%ca#aciones de grandes proporciones realizadas para fnes mineros,
casas de máquinas, depósitos de combustibles, reugios, estaciones de
;etro y otros. &e caracterizan porque sus dimensiones conorman un
espacio grande más o menos similar en todas las direcciones.
POZOS
0ambi(n llamados tiros o lumbreras, son obras subterráneas lineales en las
que la dimensión longitudinal supera ampliamente la sección trans#ersal y
su eje es #ertical o pró%imo a esta dirección. )ada su naturaleza, esta obra
tiene la boca superior con salida a superfcie u otra e%ca#ación subterránea,
mientras la parte inerior puede ser ciega o desembocar en t!nel o ca#erna.
&us dimensiones trans#ersales son muy #ariadas, desde unos cuantos
metros hasta 42/>2 m, e incluso más, mientras las longitudinales se pueden
e%tender desde unos cuantos hasta cientos de metros.
TÚNELES
$ertenecen a este grupo las obras subterráneas lineales, construidas
horizontalmente o inclinada. $ueden tener entrada y salida a la superfcie o
tambi(n desembocar por uno o ambos e%tremos en otras obras
subterráneas. uando un t!nel sólo tienen una salida a superfcie y su otroe%tremo es ciego, se le conoce como soca#ones. Las dimensiones
trans#ersales de los t!neles pueden ser, desde unos metros hasta más de
41 m, mientras que su longitud, #a de unos metros hasta decenas de
?ilómetros. uando la sección trans#ersal de un t!nel tiene peque+as
dimensiones y puede ser e%ca#ado normalmente por trabajadores que
laboran de pie, recibe el nombre de galer"a. &i el t!nel es de sección tan
peque+a, que no puede ser e%ca#ado por trabajadores de pie, se les conoce
como microt!nel' en este caso la e%ca#ación se realiza con maquinaria
teledirigida desde el e%terior.
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II
TIPOS DE FALLAS.
Los actores que aectan la estabilidad de las cimentaciones son
numerosos, y no resulta ácil clasifcarlos en grupos. &in embargo,
generalmente la alla de una cimentación puede deberse a: 4 @n#estigación
del subsuelo insufciente, o interpretaciones erróneas de los resultados de
tal in#estigación en el caso de eectuarse. > Errores de proyecto de la
cimentación.
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cambios inesperados de importancia pueden ser descubiertos solamente
cuando la e%ca#ación está en proceso, o cuando la cimentación está en
construcción. $or esta razón, debe e%istir una permanente y estrecha
colaboración entre el especialista geot(cnico, proyectista y constructor,
cuando se eect!an los estudios del proyecto y durante la construcción, y
cuando la obra está terminada el in#estigador debe medir todos los
asentamientos y compararlos con las hipótesis y cálculos preliminares.
&iempre que sea posible, es deseable que los responsables de las
cimentaciones de las estructuras #ecinas sean consultados. omo origen de
allas puede estar el mal tratamiento que pueden recibir las muestras del
suelo, ya sea en la e%tracción, en el manejo o en el en#"o al laboratorio' esto
es particularmente delicado en suelos sin cohesión y en los suelos
estratifcados. Atra uente recuente de datos erróneos es la in#estigación
defciente del agua subterránea y en particular del estado de presiones en
el agua. n e%amen del lugar no puede ser satisactorio, si no se toman los
posibles cambios en las corrientes del agua superfcial debido a la supresión
de la #egetación, la permeabilidad de la superfcie en el terreno adyacente a
la cimentación y el eecto del peso de la estructura. na adecuada
in#estigación es imprescindible en estructuras importantes' puede ser
ajustada o por condiciones del subsuelo yBo proyecto.
FALLAS DE DISEÑO ESTRUCTURAL
En algunos casos un proyecto no satisactorio es debido a una in#estigación
inormal del lugar, o a la alta de colaboración entre el especialista
geot(cnico, proyectista y constructor. En el caso de obras hidráulicas, los
errores de proyecto pueden ser resultado de allas al eectuar ensayes de
modelos para determinar eectos de supresión, infltración y soca#ación.
Atra causa importante de errores de proyecto, es la mala apreciación al
considerar la interacción, suelo/estructura, o la deormación del subsuelo.
$or otra parte, pueden realizarse in#ersiones e%cesi#as en conseguir
cimentaciones r"gidas para estructuras que no sean aectadas seriamente
por asentamientos dierenciales. Atra uente de allas es elegir un tipo de
cimentación inapropiada para el tipo de estructura que debe soportar. Las
cargas pueden no ser tomadas en cuenta correctamente, o hacer una
incorrecta consideración de posibles cambios en el subsuelo, debido, a
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#ibraciones, soca#aciones, construcción de estructuras en las cercan"as y
sismos. El uso de cimentaciones separadas con distinta capacidad portante,
para soportar la misma carga en dierentes puntos de un edifcio, o el uso
de cimentaciones separadas similares para soportar cargas dierentes, ha
sido tambi(n causa de allas, particularmente cuando no hay juntas de
separación entre las partes de la estructura que permitan asentamientos
dierenciales.
FALLAS DE CONSTRUCCIÓN
La frmeza de una cimentación no depende solamente de un proyecto
correcto y del uso de materiales y procesos adecuados. Es igualmenteimportante la orma de ejecutar el trabajo, puesto que el procedimiento
adoptado por el constructor y la calidad de equipo y mano de obra,
aectarán la resistencia de la construcción y en muchos casos impiden
lograr lo pre#isto por el proyectista. En algunos casos, las condiciones de las
ormaciones geológicas y del agua subterránea pueden ser tales, que la
cimentación puede ser construida económicamente, solamente mediante el
uso de un tipo especial de construcción o de un m(todo especial de
desagCe del terreno. La correcta elección de los m(todos de construcción,
son solamente el resultado de sufcientes conocimientos teóricos y de la
e%periencia sufciente. Las estructuras deectuosas son debidas en general
a descuidos, pero tambi(n pueden ser resultados de proyectos inadecuados
o de mala construcción, o de in#estigaciones no satisactorias de las
propiedades del subsuelo.
ASENTAMIENTOS DEBIDO A LAS EXCAVACIONES
0odo proceso de e%ca#ación está asociado a un cambio del estado de
esuerzo del suelo. Este cambio está ine#itablemente acompa+ado por
deormaciones, que toman la orma de hundimiento del área que rodea la
e%ca#ación, de mo#imiento hacia adentro del suelo situado en los bordes y
de buamiento de suelo localizado abajo del ondo. Do puede realizarse
ninguna e%ca#ación sin alterar el estado de esuerzo en cierto grado, por lo
que se considera ine#itable que se produzcan algunos mo#imientos de lasestructuras colindantes. &in embargo a estos mo#imientos pueden a+adirse
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otros debidos a la mala t(cnica de construcción, los cuales se consideran
como innecesarios y por lo tanto, deben e#itarse.
Las causas más comunes de las allas en los soportes del terreno, alrededor
de una e%ca#ación son: carencia de sufciente resistencia, ugas de agua atra#(s de los ademes y no tener en cuenta la posibilidad de cambios en la
presión lateral del terreno. $ara e#itar los riesgos en e%ca#aciones, el
constructor necesita estar amiliarizado con los dierentes procedimientos
de e%ca#ación y de apuntalamiento de los cortes.
EXCAVACIONES EN ARENA
La arena que se encuentra arriba del ni#el reático com!nmente esta
h!meda y posee sufciente cohesión aparente, con lo cual puede acilitarse
la e%ca#ación. En los cortes grandes correctamente apuntalados, el
asentamiento de la superfcie del terreno colindante, usualmente no e%cede
de 2.13 de la proundidad del corte y la in7uencia del asentamiento no se
e%tiende lateralmente a una distancia mayor que dicha proundidad.
uando se hacen grandes cortes en arena, debajo del ni#el reático, es
aconsejable abatirlo antes de la construcción e#itando el uso del bombeo
superfcial con cárcamos y zanjas, y abatir el agua por abajo del ondo de la
e%ca#ación. )espu(s es posible proceder a la e%ca#ación, sin que se
produzcan más asentamientos que los correspondientes a la misma
e%ca#ación hecha en la arena h!meda. &in embargo, el proceso de abatir el
ni#el reático puede por s" mismo producir asentamientos en ciertas
condiciones.
EXCAVACIONES EN ARCILLA
uando se eect!an e%ca#aciones en arcilla blanda, el peso del suelo #ecino
a sus bordes act!a como sobrecarga sobre el suelo situado al ni#el del ondo
de las mismas y se desarrollan uerzas laterales en el subsuelo. &i la
proundidad de la e%ca#ación llega a ser tan grande que su peso alcance la
capacidad de carga del suelo correspondiente al ondo, son ine#itables
grandes mo#imientos, sin que importe el cuidado con el que se hayan
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apuntalado los rentes del corte. &i los costados permanecen sin apoyo, a!n
por corto tiempo, tambi(n pueden producirse mo#imientos laterales.
EXCAVACIÓN EN DEPÓSITOS ESTRATIFICADOS
En algunos sitios, depósitos de arcilla o de otros materiales de baja
permeabilidad, están subyacidos por materiales permeables -gra#as o
arenas. La e%ca#ación puede eectuarse sin difcultad a tra#(s de los suelos
impermeables. $ero en materiales permeables subyacentes cuyos poros
están ocupados por agua o gas, los materiales tienden a penetrar en
peroraciones. En este proceso, los estratos de arcilla pueden soca#arse
debido a la remoción de la arena subyacente. Esto puede producirasentamientos a!n a distancia considerable del punto en el que se haga la
e%ca#ación.
ASENTAMIENTOS DEBIDO A LAS VIBRACIONES
Las #ibraciones tienen relati#amente poco eecto en los suelos cohesi#os,
pero pueden ser importantes en materiales sin cohesión. La humedad en
arenas arriba del ni#el reático, proporciona sufciente cohesión aparente
para retardar la modifcación de la estructura de los granos' sin embargo,
las arenas relati#amente secas y las que quedan abajo del ni#el de las
aguas reáticas si pueda modifcarla. ualquier operación que produzca
#ibraciones en tales materiales, pueden ocasionar asentamientos
apreciables en la superfcie del terreno. Las principales uentes de #ibración
en las operaciones de construcción, son el hincado de pilotes y las
#oladuras.
ASENTAMIENTOS DEBIDOS AL ABATIMIENTO DEL AGUA FREÁTICA
&iempre que se hace descender el ni#el reático, el peso eecti#o del
material entre la posición original y fnal de dicho ni#el, aumenta del #alor
correspondiente al suelo sumergido al del suelo h!medo o saturado. Esto
causa el aumento correspondiente de presión eecti#a en todos los ni#eles
abajo de la posición original del ni#el reático, y produce deormaciones, de
acuerdo con la relación esuerzo/deormación, para el material en cuestión.
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Los anterior produce un asentamiento de la superfcie del terreno que es
proporcional al descenso del ni#el reático.
EFECTO DEL ABATIMIENTO DE NIVEL FREÁTICO EN ARENAS
n solo aumento de la presión eecti#a en una masa de arena no produce
ordinariamente asentamientos signifcantes, porque a!n la arena suelta es
relati#amente incompresible. &ólo si la arena está e%tremadamente suelta,
de manera que su estructura pueda surir un colapso, e%iste la posibilidad
de un asentamiento importante. $or otra parte, las 7uctuaciones del ni#el
reático pueden producir por !ltimo, grandes asentamientos, debido a que la
deormación de la arena aumenta perceptiblemente con cada aplicación decarga.
EFECTO DEL ABATIMIENTO DEL NIVEL FREÁTICO EN ESTRATOS DE
ARCILLA
El abatimiento del ni#el reático en un estrato de arcilla, aumenta la presión
intergranular y debido a la compresibilidad de aquella, los asentamientos
pueden ser grandes. El proceso de consolidación inicia al descender el ni#el
reático.
DEFECTOS EN LA MANO DE OBRA Y EN LOS MATERIALES
La tendencia en muchas obras, es reducir costos mediante refnamientos en
los cálculos estructurales, que conduce a esuerzos altos en los materiales y
a una disposición más económica de los elementos estructurales. =lgunosprincipios relati#os a la práctica de la construcción están tambi(n sujetos a
normas y reglamentos. La obra puede ser ácilmente controlada en la etapa
de proyecto, pero es más di"cil controlarla cuando se realiza la e%ca#ación.
El resultado es que el margen de seguridad puede ser menor, por esuerzos
más altos en los materiales y procedimientos utilizados, por lo que en
consecuencia no siempre están de acuerdo con los supuestos en el
proyecto. En el proyecto de las cimentaciones es indispensable un
minucioso conocimiento de las propiedades y del comportamiento del
subsuelo, pero esto no es posible si la obra alla en el esuerzo por obtener
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una construcción económica y rápida. La resistencia del terreno y la de los
materiales usados en las cimentaciones, depende más que la mayor"a de
otros materiales estructurales, de la calidad de la mano de obra. E%iste a
menudo una tendencia de parte del personal de obra de dar poca
importancia a los requisitos de calidad' ellos deben ser controlados más
estrictamente, pues se ha #isto que en muchos casos, des#"an las
instrucciones del ingeniero poniendo en riesgo #arios actores como lo es la
seguridad y la calidad de la construcción, por darle más importancia a la
rapidez en la ejecución de los trabajos.
FALLAS POR ACCIONES AMBIENTALES
Este tipo de allas son debidas, directa o indirectamente, a causas naturales,
tales como cambios de resistencia del terreno, cambios en la presión del
agua, soca#aciones, deslizamientos de terrenos, cambios de temperatura,
eectos biológicos y sismos.
INFLUENCIAS DEL AGUA
DEFECTOS DEBIDO AL AGUA SUBTERRÁNEA
La presencia de agua en el terreno tiene una in7uencia natural sobre el
m(todo de construcción de las cimentaciones. =demás, como constituyente
del terreno, el agua tiene una relación importante sobre su resistencia y su
estructura. El ni#el de agua subterránea, la cantidad de agua contenida en
el terreno y la #elocidad de su caudal, son susceptibles de cambios durante
la construcción de la cimentación, y luego de su terminación, y esos
cambios pueden tener serias in7uencias sobre el m(todo de construcciónpudiendo tambi(n aectar la seguridad de la estructura. Los intentos que se
pueden hacer para anticiparse a tales cambios, pueden tener in7uencia en
el proyecto y en el m(todo de construcción de la cimentación. Entre los
problemas a ser considerados están:
a. =7ojamiento del terreno debido a la acción de soca#ación por la
infltración del agua subterránea.
b. Los cambios en el ni#el del agua subterránea.
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c. El eecto de las crecidas.
d. ambios en las propiedades estructurales del terreno con cambios en el
contenido de agua.
DAÑOS PROVOCADOS POR INUNDACIONES
Las inundaciones repentinas pueden ser muy destructi#as, debido a la gran
e incontrolable presión de grandes #ol!menes de agua mo#i(ndose a
considerables #elocidades. Las inundaciones no sólo son una uente de
peligro para las cimentaciones ya construidas, sino que tambi(n son
capaces de inundar los trabajos de cimentación que están en proceso. En
zonas donde recuentemente ocurren inundaciones se deben tener en
cuenta para el proyecto de las estructuras, las má%imas cargas y los
má%imos esuerzos que puedan producirse.
FALLA ECONÓMICA POR SOBREDISEÑO
omo todas las partes de la estructura, la cimentación debe llenar las
má%imas condiciones de seguridad y econom"a' por lo que su aplicacióndebe ser racional para e#itar dise+os deectuosos, ya que si (sta es
e%cesi#amente segura, no solo implicará costos ele#ados, si no tambi(n
problemas de construcción. Es recuente que para cada estructura e%istan
#arias alternati#as de cimentación igualmente seguras, entre las que debe
elegirse la más apropiada al caso. Esta será la que además de cumplir los
requisitos básicos de seguridad, sea más económica y de ácil realización' lo
que implica un buen conocimiento y criterio de los aspectos t(cnicos, de
construcción y de costos.
EL COSTO DE LAS FALLAS
La alla de una cimentación puede ser de tal naturaleza, que haga imposible
repararla a un costo económico' en tal caso, la p(rdida puede e%ceder el
costo total de la cimentación y de la superestructura.
En otros casos al costo de las medidas de reparación, se le deben agregarlas p(rdidas debidas a las difcultades o interrupciones que puede surir el
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uso del edifcio. En muchos casos la alla de la cimentación puede ocasionar
la p(rdida de #idas humanas. uando una alla es el resultado de un intento
de economizar el costo de la cimentación, la p(rdida en los casos
registrados, ha representado #arias #eces el ahorro que el proyectista o el
constructor trató de eectuar. La adopción de una cimentación
aparentemente económica y simple, o la adopción de un m(todo no
recomendable para la eliminación de agua del suelo, puede lle#ar despu(s
de una lucha, sin (%ito y costosa, contra difcultades inesperadas, a acudir a
una cimentación prounda más costosa que la proyectada en un comienzo.
En algunos casos las difcultades y las consiguientes demoras halladas en la
construcción de una cimentación supuestamente económica, puede dar
como resultado una cimentación más mala y costosa que otra mejor, pero
relati#amente más cara.
TRATAMIENTO DE CIMENTACIONES
$or lo general, el proyecto y obra de recimentación de un edifcio son
complicados, laboriosos, lentos y costosos, con recuencia más que una
cimentación nue#a. arios actores determinan el tipo con#eniente de
tratamiento, entre ellos los da+os, las caracter"sticas del edifcio y del
subsuelo, colindancias, costos, tiempo y acilidad constructi#a, riesgos. El
tratamiento de una cimentación comprende una o más de las siguientes
acciones:
• *euerzo y cambios de la cimentación.
• *educción de cargas.
•
Enderezado del edifcio.
REFUERZO Y CAMBIOS DE LA CIMENTACIÓN
a. =dición de pilotes.
b. &ustitución por pilotes especiales.
c. Ensanchamiento de la cimentación.
d. Atros.
REDUCCIÓN DE CARGAS
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a. *educción del n!mero de pisos.
b. =ligeramiento de pisos, acabados, etc.
c. ambio de uso del edifcio.
d. @mpermeabilización de cajones
e. Atras medidas
ENDEREZADO DEL EDIFICIO.
a. =plicación de cargas e%c(ntricas mediante gatos, anclajes, lastre.
b. onsolidación por bombeo.
c. Atros procedimientos.
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III
RIESGOS EN OBRAS SUBTERRÁNEAS Y
CIMENTACIONES @dentifcación y análisis de riesgos.
RIESGO. Es un e#ento o condición incierta que si se presenta, tiene un
eecto negati#o -amenaza en la #ida de un proyecto y tiene su origen en la
incertidumbre.
OPORTUNIDAD. Es un e#ento o condición que si se produce causa un
eecto positi#o en la ase de un proyecto, proporcionando las posibilidades
de (%ito al gestionarse oportunamente. PLANIFICACIÓN DE LA GESTIÓN
DE RIESGOS. )ecidir cómo enocar, planifcar y ejecutar las acti#idades de
gestión de riesgos para un proyecto.
IDENTIFICACIÓN DE RIESGOS. )eterminar qu( riesgos pueden aectar al
proyecto y documentar sus caracter"sticas. La identifcación de riesgos es
un proceso iterati#o porque se pueden descubrir nue#os riesgos a medida
que el proyecto a#anza a lo largo de su ciclo. ADMINISTRACIÓN DE
RIESGOS. onsiste en identifcar y enlistar los peligros potenciales
asociados con las acti#idades de un proyecto, asignando a cada peligro una
probabilidad de ocurrencia y se+alando un "ndice de se#eridad de las
consecuencias.
El siguiente paso incluye la defnición de medidas para reducir la
probabilidad de ocurrencia de un nue#o e#ento y reducir la se#eridad de la
consecuencia -las llamadas Fmedidas de mitigaciónG. $romo#er riesgos
compartidos. El objeti#o de las conclusiones a que han llegado los Hrupos
de 0rabajo, es distribuir en orma más equitati#a el riesgo de la construcción
subterránea entre el $ropietario, el )ise+ador, el ontratista y el &uper#isor.
CLASIFICACIÓN DE RIESGOS
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Las acciones que deben tomarse para cada riesgo, dependen en gran parte
de cómo se clasifquen los riesgos. = continuación un ejemplo de dichas
acciones:
INACEPTABLE: El riesgo deberá reducirse por lo menos a DA deseado
haciendo caso omiso de los costos que representen la mitigación del riesgo.
NO DESEADO: Las medidas de mitigación del riesgo serán identifcadas.
Las medidas se implementarán siempre que los costos no sean
desproporcionados en relación a la reducción obtenida.
ACEPTABLE: El riesgo se manejará a lo largo del proyecto. Do se requiere
considerar mitigación del riesgo.
DESPRECIABLE: Do es necesario considerar acciones posteriores para
mitigar el riesgo.
En la práctica, el grado de riesgo asociado con una probabilidad de impacto
está #aluado y (ste #alor, puede calcularse como el producto de la
probabilidad -en porciento y el "ndice de se#eridad -o impacto como un
porcentaje del #alor má%imo con#encional, defniendo el Fni#el de riesgo
inicialG. La industria de seguros, especialmente la industria de reaseguros,
promue#e muy acti#amente el manejo de riesgos en todas las etapas de un
proyecto con objeto de minimizar p(rdidas por aseguramientos.
=ntes de iniciar el dise+o y construcción de una obra, el primer paso es
identifcar los riesgos potenciales asociados al proceso de e%ca#ación
-geolog"a, dise+o, construcción y e#aluar la probabilidad de su ocurrencia y
las consecuencias potenciales -impactos o da+os. El segundo paso es
decidir si el ni#el de un riesgo identifcado necesita la aplicación de medidasde mitigación, para en caso necesario sean dise+ados para su e#entual
acti#ación durante la construcción. La aplicación de un $lan de ;anejo de
*iesgos requiere que el dise+o sea desarrollado utilizando m(todos
probabil"sticos y checado, en caso necesario, para optimizar su ejecución,
utilizando la metodolog"a del $lan de =dministración de *iesgos.
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CONCLUSIONES
on el presente documento se pretende dar una #isión ordenada del
problema de las allas en cimentaciones y obras subterráneas. El objeti#o
principal perseguido, es contribuir a e#itar tales allas, que tantasdifcultades económicas y de otra "ndole pro#ocan. $ara ello, se ha recurrido
a ejemplifcar di#ersos casos, que ayudan a puntualizar y di#ulgar
e%periencias, con la e%pectati#a que causen alg!n impacto, de manera que,
ante situaciones parecidas, e#itar caer en esos mismos errores. &e ha
tratado de hacer #er que, sin restar importancia a los estudios de mecánica
de suelos, proyecto y construcción, que se realizan, la mayor parte de los
racasos se deben a la alta de atención que se le da al terreno de
cimentación, al dise+o de las cimentaciones y a detalles durante laconstrucción, por lo que mediante el conocimiento de allas pre#ias se
puede e#itar que se repitan las mismas prácticas.
Dosotros los @ngenieros i#iles podemos pre#enir las allas que ocurren en
las cimentaciones si nos comprometemos a un ormal acercamiento al
problema y si podemos comprender bajo qu( circunstancias allan los suelos
permitiendo que se desarrollen condiciones de riesgo que resultan muchas
#eces despu(s en catástroes.
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ANEXO