5/10/2018 PROBLEMAS PLANTEADOS POR EL TERRENO EN LA INGENIER A CIVIL - slidepdf.com

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PROBLEMAS PLANTEADOS POR EL TERRENO EN LA INGENIERÍA CIVIL

CIMENTACIONES

En la ingeniería Civil, la mayoría de las construcciones están apoyadas en el

suelo, por ello es indispensable saber si el suelo es firmen o a que profundidad

encontramos suelo firme. Tenemos el caso de las cimentaciones superficiales

que son las zapatas aisladas (cuando el suelo firme es casi superficial) y las

cimentaciones profundas, que usan los pilotes, cajones o pilas (el suelo firme

esta varios metros de profundidad) que requieren métodos más sofisticados

para su construcción, ya sean fabricados en sito o prefabricados.

El problema de cimentación no es simplemente el definir alguna estructura

ajena al suelo, sino la elaboración de un apoyo satisfactorio y económico para

una estructura, el cual puede ser el suelo con algún tratamiento adecuado que

le mejore la capacidad de carga. El problema fundamental es evitar

asentamientos que en algunas edificaciones puede aceptarse hasta 0.5 m,

pero en otras 0.02 cm es demasiado (estaciones de radar).

UN EJEMPLO DE UN EDIFICIO (centro de estudiantes del M.I.T.) con las

siguientes características (cimentación superficial por placa):

Peso muerto = 32 000 Tn. Carga viva = 5 000 Tn. Carga total = 37 000 Tn.

Causaría un asentamiento de 0.30 m, lo que dañaría la estructura de la

edificación, si optamos por cavar y retirar suelo en un peso de 29 000 Tn la

carga neta sobre el suelo seria de 8 000 Tn y el asentamiento seria de 5 –8 cm.

Este método de reducción de carga neta (compensación de cargas o flotación),

evaluando la profundidad, nivel freático, esfuerzos en las placas, daños a

terceros y el uso de elementos de protección durante la excavación (muros).

EJEMPLO DE CIMENTACIÓN CON PILOTES (centro de materiales M.I.T.):

Peso muerto = 15 650 Tn. Carga viva = 12 200 Tn. Carga total ≈ 28 000 Tn. Numero de pilotes = 537 Capacidad por pilote = 70 Tn.

Se uso este sistema por la importancia de la estructura y por que el estrato de

suelo blando era de mayor altura. Los pilotes son colocados in situ y de trabajo

en punta. Se buscando satisfacer los requerimientos del proyecto viendo el

tipo, la carga, separación entre pilotes, método, secuencia de colocación,

errores permisibles y daños a estructuras aledañas.

EJEMPLO DE UN TERRAPLÉN de 10 m de altura sobre una capa de 9.6 m deespesor de suelo blando, con el objetivo de consolidar el suelo con una pre

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carga, para posteriormente se construya un deposito cilíndrico (sobrecarga

previa).

A que tener presente la altura del la altura de terraplén, velocidad y métodos de

construcción, los taludes, asentamientos y el tiempo antes de retirarlo.

El las cimentaciones no solo hay asentamientos, también encontramos

hinchamientos propio de suelos expansivos y aliviados, usualmente con la

presencia de montmorilonita.se busca evitar daños dándole al suelo espacios

para que pueda hincharse.

EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN

EJEMPLO DE UNA PRESA DE TIERRA, el material de préstamo es arcilla

para el núcleo o corazón, revistiéndose de grava y enrocado para evitar la

erosión, es importante resaltar que el material usado es de la zona (arcilla), en

cuanto a gravas y rocas de una zona cercana. Este tipo de presas se adopta

cada vez más por su economía y mejores resultados, pero debemos tener en

cuéntalas dimensiones optimas, espesores de grava y roca, hinchamientos,

humedad, resistencia, permeabilidad, durabilidad, perdidas y restricciones.

EJEMPLO DE UNA ESTRUCTURA DE RECUPERACIÓN DE TIERRAS, en

zonas como la costa ya no queda suelo donde construir por ello se desarrollan

islas artificiales como la estación marítima La Salina, Venezuela, se elaboro un

muro o pantalla de concreto generando un recipiente en forma rectangular,

mediante un proceso de dragado movieron suelos del fondo del lago a la isla,

definiendo antes la profundidad de la pantalla, los arriostres laterales de los

pilotes, método del dragado, resistencia y compresibilidad el relleno hidráulico y

donde quedarían los residuos de este proceso.

EJEMPLO DE PAVIMENTO DE UNA CARRETERA, uno de los usos más

comunes del suelo es en pavimentos, siendo flexibles (asfalto) o rígidos(concreto), en este caso se tiene subrasante mejorada de 15 cm, una base de

15 cm estabilizado con 7 % de cemento portland tipo 1 de su peso y superficie

de rodadura de 5 cm de mezcla asfáltica fina. Los aspectos que se evaluaron

como espesor de las capas, porcentaje de material estabilizante, utilidad del

material, método de compactación y mezcla más económica de asfalto, definen

la ingeniería del proyecto.

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TALUDES Y EXCAVACIONES

Cuando la superficie de terreno se encuentra inclinada, se empiezan a generar

esfuerzos tangenciales, los cuales si son mayores a la resistencia al corte del

suelo, generan deslizamientos para tal caso es necesario evaluar la estabilidad

de los taludes sabiendo que a mayor pendiente aumenta el riesgo.

Distintos factores influyen en la estabilidad, como el tipo de suelo, la presencia

de agua, la pendiente, el tipo de estructura que se va a construir sobre el talud

y otros. De ser el caso se debe usar elementos de arriostre como tablestacados

y puntales (durante la excavación), mejoramientos del suelo o drenajes.

Ejemplos de taludes son los canales, zanjas, laderas (natural), terraplén.

CANAL DE PANAMA, un mega proyecto iniciado en 1883 por una compañía

francesa, pero que en 1899 se paralizo por problemas de ingeniería y personal.

1903 EE.UU. firmaron un tratado con Panamá, para el control del canal a

perpetuidad, la construcción término el 1916 con 82.5 km de largo, 315

millones de m3 excavados y un costo total de 380 millones de dólares, la

presencia de una lutita muy blanda causa constantes interrupciones del canal

por los deslizamientos, has hoy en día el canal de Panamá sigue siendo un reto

geológico para los ingenieros.

ESTRUCTURAS ENTERRADAS Y DE RETENCIÓN

El suelo causa distintas fuerzas sobre las estructuras, por ello estas deben

estar previstas para soportar esta carga.

EJEMPLO DE ESTRUCTURAS DE RETENCIÓN O SOSTENIMIENTO,

veamos el tablestacado anclado  que es un sistema de retención que se

encuentra anclado en su parte inferior y apoyado con un puntal en la parte

superior, este debe estas hecho para resistir la presión lateral del suelo, y

prever una posible superficie de falla debajo del nivel inferior del tablestacado.Se debe definir el tipo, material, profundidad de anclaje, longitud, sistema de

anclaje exterior, la distribución de presión del suelo para la estabilidad general,

tipo de drenaje y limitaciones.

EJEMPLO DE TUBERÍA ENTERRADA, en cuanto más avanza la industria, se

requiere de elementos de transmisión de cable, ductos de agua, alcantarillados

y otros, que dependiendo de su uso pueden ser tuberías flexibles o rígidas. Los

métodos actuales de diseño dan resultados adecuados y buenos márgenes deseguridad, pero llegan al sobredimensionamiento, encareciendo la obra, un

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caso de estos es una tubería de acero de 760 mm de diámetro y 9.5 mm de

espesor, los métodos de cálculo de deflexión dieron 8 mm, la tubería aguanta

hasta 38 mm, pero al medir se tuvo 4.3 mm.

PROBLEMAS ESPECIALES DE INGENIERÍA DE SUELOS

VIBRACIONES, algunos suelos granulares son propensos a compactarse

fácilmente con las vibraciones causadas por los equipamientos de los edificios,

causando así asentamientos o incluso resonancia.

EXPLOSIONES Y TERREMOTOS, producen ondas que se transmiten por el

suelo y hacen vibrar las construcciones, el uso de explosivos hace querer tener

construcciones que resistan los impactos de onda que estos causan, en

especial de los explosivos atómicos. Se plantea el uso de estos en la

construcción de canales u otros, pero se duda de la reacción de la geología

cercana a tal impacto, o en las formaciones que estas generen.

EL ALMACENAMIENTO DE FLUIDOS INDUSTRIALES EN DEPÓSITOS DE

TIERRA, llega hacer muy útil y barato, usado para almacenar petróleo por una

mejor interface entre este fluido y las partículas de suelo, también se usa para

almacenar propano a -42ºC y gas natural licuado a -160ºC, ya que a esta

temperatura el suelo húmedo es prácticamente impermeable.

HELADA, la expansión por efectos de helada es un problema que en las zonas

donde hay este fenómeno causa grandes daños si no se controla en forma

adecuada, para el ingeniero es un reto ya que tiene que prever que el material

no se expanda, que los pavimentos aguanten el reblandecimiento de primavera

y siga funcionando la estructura.

HUNDIMIENTOS REGIONALES, causados por la extracción de petróleo y

agua del subsuelo, la forma de evitarlos es buscar como reponer los volúmenes

extraídos.LA RESOLUCIÓN DE LOS PRIMEROS PROBLEMAS DE INGENIERÍA EN

SUELOS

La combinación de la mecánica de suelos, geología, exploración, la

experiencia, hacen dar una solución adecuada al problema de suelos, la

economía nos define la solución más adecuada pero sin dejara atrás al criterio

del ingeniero que tiene la última palabra en la solución.

El suelo es un elemento que depende de muchas variables lo que nos puedehacer desconfiar en una única solución, lo que hace a cada caso particular.