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1 MASTER EN REHABILITACIÓN ARQUITECTONICA.- INSPECCIÓN Y RECALCE DE LAS CIMENTACIONES E.T.S. ARQUITECTURA DE A CORUÑA – DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN – Juan Pérez Valcárcel MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS. JUAN PÉREZ VALCÁRCEL Catedrático de Estructuras E.T.S.A. de La Coruña 2 MASTER EN REHABILITACIÓN ARQUITECTONICA.- INSPECCIÓN Y RECALCE DE LAS CIMENTACIONES E.T.S. ARQUITECTURA DE A CORUÑA – DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN – Juan Pérez Valcárcel MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Parte II Documentos Básicos Documento Básico SE-C Cimientos. 1 Generalidades 2 Bases de cálculo 3 Estudio geotécnico 4 Cimentaciones directas 5 Cimentaciones profundas 6 Elementos de contención 7 Acondicionamiento del terreno 8 Mejora o refuerzo del terreno 9 Anclajes al terreno Anejo A. Terminología Anejo B. Notación y unidades Anejo C. Técnicas de prospección Anejo D. Criterios de clasificación, correlaciones y valores orientativos tabulados de referencia Anejo E. Interacción suelo-estructura Anejo F. Modelos de referencia para el cálculo de cimentaciones y elementos de contención Anejo G. Normativa de referencia

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1MASTER EN REHABILITACIÓN ARQUITECTONICA.- INSPECCIÓN Y RECALCE DE LAS CIMENTACIONES

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS.

JUAN PÉREZ VALCÁRCEL

Catedrático de Estructuras

E.T.S.A. de La Coruña

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

Parte II Documentos Básicos

Documento Básico SE-C Cimientos.

1 Generalidades2 Bases de cálculo3 Estudio geotécnico4 Cimentaciones directas5 Cimentaciones profundas6 Elementos de contención7 Acondicionamiento del terreno8 Mejora o refuerzo del terreno9 Anclajes al terreno

Anejo A. TerminologíaAnejo B. Notación y unidadesAnejo C. Técnicas de prospecciónAnejo D. Criterios de clasificación, correlaciones y valores orientativos tabulados de

referenciaAnejo E. Interacción suelo-estructuraAnejo F. Modelos de referencia para el cálculo de cimentaciones y elementos de

contenciónAnejo G. Normativa de referencia

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE TERRENOS

Mejora de terrenos.

Cimentaciones sobre suelos expansivos.

Cimentaciones sobre suelos colapsables.

Cimentaciones sobre rellenos.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MEJORA DEL TERRENO.- Art. 8 DB-SE-C.

8.1 Generalidades

A efectos de este DB se entenderá por mejora o refuerzo del terreno el incremento de sus propiedades resistentes o de rigidez para poder apoyar sobre él adecuadamente cimentaciones, viales o servicios.

8.2 Condiciones iniciales del terreno

Antes de decidir o implementar cualquier tipo de mejora o refuerzo del terreno deben establecerse adecuadamente las condiciones iniciales del terreno mediante el oportuno estudio geotécnico.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MEJORA DEL TERRENO.- Art. 8 DB-SE-C.

8.3 Elección del procedimiento de mejora o refuerzo del terreno

1 La mejora o refuerzo del terreno podrá hacerse mediante su mezcla con aglomerantes hidráulicos, sustitución, precarga, compactación dinámica, vibro-flotación, inyección, inyección de alta presión (jet grouting), u otros procedimientos que garanticen un incremento adecuado de sus propiedades.

2 Los siguientes factores, según proceda, deben tomarse en consideración para elegir el proceso más adecuado de mejora o refuerzo del terreno:

a) espesor y propiedades del suelo o relleno a mejorar;

b) presiones intersticiales en los diferentes estratos;

c) naturaleza, tamaño y posición de la estructura a apoyar en el terreno;

d) prevención de daños a las estructuras o servicios adyacentes;

e) mejora provisional o permanente del terreno;

f) en términos de las deformaciones previsibles, relación entre el método de mejora del terreno y la secuencia constructiva;

g) los efectos en el entorno, incluso la posible contaminación por substancias tóxicas (en el caso en que éstas se introdujeran en el terreno en el proceso de mejora) o las modificaciones en el nivel freático;

h) la degradación de los materiales a largo plazo (por ejemplo en el caso de inyecciones de materiales inestables).

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MEJORA DEL TERRENO.- Art. 8 DB-SE-C.

8.4 Condiciones constructivas y de control

1 En el proyecto se establecerán las especificaciones de los materiales a emplear, las propiedades del terreno tras su mejora y las condiciones constructivas y de control.

2 Los criterios de aceptación, fijados en el proyecto para el método que pueda adoptarse de mejora del terreno, consistirán en unos valores mínimos de determinadas propiedades del terreno tras su mejora.

3 La consecución de estos valores o de valores superiores a los mínimos, tras el proceso de mejora, debe ser adecuadamente contrastada.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MÉTODOS DE MEJORA DEL TERRENO

• COMPACTACIÓN.

• PRECARGA Y DRENAJE.

• COLUMNAS DE GRAVA POR VIBROSUSTITUCIÓN.

• VIBROCOMPACTACIÓN (Vibroflotación).

• JET GROUTING.

• INYECCIONES.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COMPACTACIÓN

• Elección del suelo de préstamo adecuado. → Selección cuidadosa.

• Vertido del suelo en capas de pocos centímetros.

• Modificación de la humedad del suelo colocado.

• Compactación con la humedad modificada. → Ensayo Proctor.

MAQUINARIA

• Compactadoras de rodillos.

• Compactadoras de neumáticos.

• Compactadoras de “pata de cabra”.

• Máquinas vibratorias

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COMPACTADORAS DE RODILLOS

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COMPACTADORAS DE NEUMÁTICOS

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COMPACTADORAS DE “PATA DE CABRA”

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COMPACTADORAS VIBRATORIAS

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

PRECARGA.- Teoría de la consolidación.CURVAS DE CONSOLIDACIÓN (Escala semilogarítmica)

Factor tiempo Tv

0

0.2

CURVAS DE CONSOLIDACIÓN (Escala natural)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Gra

do

de

con

solid

aci

ón U

en

%

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Gra

do

de

con

solid

aci

ón U

en

%

100

0.3

0.4

0.5 1 2 3 4 5

10

0.0

2

0.0

30

.04

0.0

5

0.1

0.0

1

Factor tiempo Tv

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

C3

C1C2

C3

C1

C2

2.Hf H

Capa drenante (arena) Capa impermeable

Arcilla Arcilla

Consolidación de capa abierta Consolidación de capa semiabierta

Curva C1

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

PRECARGA.- Proceso.

Tiempo

Car

ga

Asi

ent

o

Precarga

Carga final

Asientosin

precarga

Asiento conprecarga

A

B

C

2v f

SCv

T Ht =

C⋅

Duración precarga (punto A) Limitación precarga

u

t

qh (tierra) 2≤

γ

Coeficiente de consolidación Cv Em = módulo edométrico

(Existen métodos empíricos para determinar Cv)

mv

L

k EC

⋅=γ

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MÉTODOS DE MEJORA DEL TERRENO

RANGO DE VALIDEZ DE ALGUNOS SISTEMAS.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MÉTODOS DE MEJORA DEL TERRENO

COLUMNAS DE GRAVA POR VIBROSUSTITUCIÓN

CSuponen la sustitución del terreno por columnas de grava.

CSuelos mixtos granulares o cohesivos como limos arenosos y no arenosos y suelos de grano fino con una resistencia al corte de 20 a 100 kN/m2 .

CAdecuado para cargas ligeras a medias.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

Método constructivo

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

Aplicaciones

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

Ábacos de cálculo

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

COLUMNAS DE GRAVA

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MÉTODOS DE MEJORA DEL TERRENO

VIBROCOMPACTACIÓNC El terreno no se sustituye.

C Suelos sin cohesión o poco cohesivos como arena y grava.

C Adecuado para depósitos de escoria.

C Ideal para grandes cargas sobre los suelos mejorados y también para cargas dinámicas. Asientos prácticamente nulos.

C Se usan vibradores específicos de baja frecuencia, colgados de grúas.

C Se suele utilizar agua a presión para facilitar el hincado.

FASES DE CONSTRUCCIÓN:

C Hinca: El vibrador baja por el efecto combinado del peso, la vibración y la inyección de agua.

C Compactación: Por pasadas sucesivas de abajo a arriba. Compacta un cilindro de unos 5 m de diámetro.

C Aporte de materiales: Hay que añadir terreno para compensar el cono de hundimiento alrededor del vibrador.

C Acabado: Se nivela la plataforma y se vuelve a compactar con rodillo.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

VIBROCOMPACTACIÓN

Método constructivo

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

VIBROCOMPACTACIÓN

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

• Consiste en la formación de columnas pseudocilíndricas de suelo-cemento con aditivos capaces de soportar tensiones de rotura en laboratorio de hasta 200 kg / cm2.

• Consolidación del terreno mediante inyección de lechada de cemento a alta presión (de hasta 500 bares).

• Diámetros variables entre 0.50 y 3.50 m.

USOS:

• Pantallas de contención: Columnas separadas, tangentes o secantes. Empotradas o ancladas.

• Pantallas impermeables: columnas secantes, de diámetro de 50 cm a 100 cm, según tipo de suelo y modalidad de Jet. Puede ser de hilera simple o múltiple.

• Consolidación de cimientos, formación de "paraguas", anclajes, etc

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

La técnica del Jet-Grouting tiene múltiples aplicaciones (mejora del terreno, impermeabilización, túneles, etc.), siendo el fluido de perforación también variable (cemento, bentonita, mezclas químicas, etc.)

Su ejecución se desarrolla en dos fases, la primera la perforación hasta la cota final y la segunda la inyección del fluido y la recuperación de la tubería simultáneamente. En este caso las presiones de inyección son elevadas, entre 350 y 600 bar. Las variables en la ejecución son presión, velocidad de rotación, velocidad de avance y consumo de cemento, fundamentalmente. El radio final de la inyección dependerá de dichas variables y de las características geotécnicas del terreno.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

Estimación de la cantidad de cemento necesaria

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

Parámetros para la definición del jet grouting

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

JET GROUTING

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

INYECCIONES

Las inyecciones genéricamente consisten en un conjunto de operaciones necesarias para rellenar huecos o fisuras no accesibles en el terreno. Su objeto fundamental es mejorar las características mecánicas del suelo (incremento de resistencia, disminución de la deformabilidad, etc.) así como la disminución de la permeabilidad. Las finalidades de los tratamientos de inyección pueden ser la mejora de las características resistentes del terreno, reducir su permeabilidad, colmatar los huecos del terreno y el sellado con estructuras.

El fluido de inyección es variable, pudiendo ser exclusivamente químico (resinas y mezclas). Las presiones en las inyecciones convencionales no suelen sobrepasar los 50 bar.

Según los objetivos del tratamiento, podemos establecer una clasificación :

• Inyecciones de Consolidación

• Inyecciones de Compactación

• Inyecciones de Impermeabilización

• Inyecciones de Impregnación y Colmatación

• Inyecciones de Compensación de Asientos

• Inyecciones de Contacto

Dentro de estos usos de la inyección, se pueden emplear varios de procedimientos de trabajo (tubos con manguito, en retirada, por tramos, etc…). Las mezclas a inyectar pueden ser desde morteros densos a resinas, en función de la penetrabilidad buscada.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

INYECCIONES DE CONSOLIDACIÓN

Las inyecciones de consolidación son las que se realizan con el objetivo de mejorar las características portantes del terreno y reducir su deformabilidad.

Se emplean en como recalce, en túneles como mejora previa o para subsanar instabilidades, como consolidación de terraplenes, en cimentaciones, etc…

La técnica de inyección que se emplea generalmente es mediante tubos-manguito, que consiste en la perforación y colocación en el terreno de unos tubos provistos de válvulas. Una vez colocados, se sella el espacio anular tubo-terreno con una mezcla plástica. La inyección se realiza posteriormente a través de estas válvulas, mediante la introducción de un obturador neumático. La inyección se realiza por fases introduciendo volúmenes limitados en cada episodio. El sistema por el cual se consigue la consolidación del terreno, es por relleno de los huecos inyectables, la fracturación de este y la formación de “lajas” de inyección que comprimen el terreno. La actuación en un número de fases permite la consolidación del terreno hasta el grado deseado. La ventaja de este sistema es el control que ofrece sobre la inyección y el grado de mejora del terreno.

Una variante de esta técnica son las inyecciones armadas, en las cuales el tubo-manguito (de acero, de sección suficiente) sirve como armadura o micropilote, además del terreno reforzado con inyección.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

INYECCIONES DE COMPACTACIÓN

La inyección de compactación se realiza con la intención de mejorar el grado de consolidación del terreno. Consiste en la inyección a presión de una mezcla de cemento de alta consistencia, para formar un bulbo de inyección que comprime y compacta el terreno.

Esta técnica se emplea para recalces y mejora de terrenos.

El procedimiento de trabajo general consiste en la inyección en retirada a través de un varillaje especifico, preparado para facilitar la autoobturación de la mezcla.

Las bombas y útiles a emplear son clave, dada la poca trabajabilidad de la mezcla empleada. Los equipos empleados cuentan con registro de parámetros de inyección.

Esta técnica se emplea con frecuencia como una fase previa a la inyección de compensación de asientos.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

INYECCIONES DE IMPERMEABILIZACIÓN

Tienen por objetivo reducir la permeabilidad del terreno.

Se emplea en excavaciones en general, cuando estos se realizan bajo el nivel freático.

El proceso depende del terreno y de los requerimientos del tratamiento. Se emplean técnicas de inyección en retirada, por tramos y mediante tubo manguito.

Suelen emplearse lechadas y productos químicos como los geles de silicato.

Existen procedimientos de inyección de colmatación de huecos, mediante arenas (sin cemento). Se trata de disminuir la permeabilidad, permitiendo el drenaje.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

INYECCIONES DE COMPENSACIÓN DE ASIENTOS

Estas inyecciones se realizan con el objetivo de inducir movimientos controlados en el terreno, que compensen los producidos por otras causas.

Se emplean principalmente en túneles urbanos (como protección de la edificación ante la deformación inducida en el terreno durante la excavación), recalces (restitución de asentamientos), autovías, etc.

El proceso de la inyección debe ser sumamente controlado, con el apoyo de una correcta instrumentación. Generalmente se emplea la inyección mediante tubo-manguito, inyectándose pequeños volúmenes en cada fase.

En túneles, se suele ejecutar el tratamiento en tres fases:

• Pretratamiento: consolidación y puesta en carga previa a la excavación.

• Concurrente: durante la excavación, evitando asentamientos antes de que se manifiesten en superficie.

• Observacional: para asentamientos diferidos y ajuste final.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

Inyección de un cimiento de mampostería Solución de refuerzo de zapatas mediante carreras de hormigón e inyecciones

PLANTA

ALZADO pilastra de granito

nivel finalde solera nivel actual

de sótano

encachado carrera de hormigón armado

inyección decemento

inyección química

losa de encepado yarriostramiento (H.A)

mampostería corrida

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

Recalce mediante inyecciones del templo del Pilar en Zaragoza (año 1933)

inyectora SR

tubos de inyección

nivel máximas avenidas

nivel de estiaje

suelo del templo

refuerzo de hormigón

inyección a baja presión

inyección a alta presión

pilastra

cimentación antigua

inyección a alta presión

inyección a baja presión

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

Contención del terreno bajo una zapata mediante tablestacas

tirante

zona eventualmente inyectada

tablestacas planas

Recalce de la catedral de Chichester (Paterson, 1970)

tablestacas

relleno

muro de mampostería

0.90

0.70

2.0

0

0.3

0

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

pilar

viga de encepado de hormigón

nivel del agua

anclaje al cimiento existente

Taladros para inyección

Recinto de tablestacas o pantalla continua

acarreos inyectados

acarreos

Recalce mediante recinto de tablestacas o pantalla continua de una pila de un puente, consolidado mediante inyecciones

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

Inyecciones

4.0020 a 36

Consolidación mediante inyecciones químicas en la excavación de un sótano entre dos edificios ya construidos

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

FORMACIÓN DE BARRERAS ESTANCAS.Sistema de congelación de terrenos.

tubo

terrenocongelado

congelador

Sistema de inyección de terrenos

Inyecciones Suspensiones inestables Cemento

Suspensiones estables Cemento + arcilla

Líquidas silicatos, resinas, etc.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

FORMACIÓN DE BARRERAS ESTANCAS.Sistema de inyección de terrenos.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

Recalce por bataches con pozos de congelación.

Casa del Cordón. Burgos.

Arq.: Moreno Barberá.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

SE- C Cimientos Estudios geotécnicos

De acuerdo con el tipo de terreno y del tipo de construcción se define detalladamente el contenido del estudio geotécnico. (DB SE-C art. 3.2.1)

Tabla 3.1. Tipo de construcción

•Conjuntos monumentales o singulares, o de más de 20 plantas. •C-4

•Construcciones de altura máxima entre 11 a 20 plantas•C-3

•Construcciones de altura máxima entre 4 y 10 plantas•C-2

•Construcciones de menos de 4 plantas •C-1

•Construcciones de menos de 4 plantas y superficie construida inferior a 300 m2

•C-0

•Descripción (1)•Tipo

•(1) En el cómputo de plantas se incluyen los sótanos.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

SE- C Cimientos Estudios geotécnicos

Tabla 3.2. Grupo de terreno

• Terrenos desfavorables: los que no pueden clasificarse en ninguno de los tipos anteriores. De forma especial se considerarán en este grupo los siguientes terrenos:

1. Suelos expansivos2. Suelos colapsables3. Suelos blandos o sueltos4. Terrenos kársticos en yesos o calizas5. Terrenos variables en cuanto a composición y estado6. Rellenos antrópicos con espesores superiores a 3 m7. Terrenos en zonas susceptibles de sufrir deslizamientos8. Rocas volcánicas en coladas delgadas o con cavidades9. Terrenos con desnivel superior a 15º10. Suelos residuales11. Terrenos de marismas

• T-3

• Terrenos intermedios: los que presentan variabilidad, o que en la zona no siempre se recurre a la misma solución de cimentación, o en los que se puede suponer que tienen rellenos antrópicos de cierta relevancia, aunque probablemente no superen los 3,0 m.

• T-2

• Terrenos favorables: aquellos con poca variabilidad, y en los que la práctica habitual en la zona es de cimentación directa mediante elementos aislados.

• T-1

• Descripción• Grupo

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

SE- C Cimientos Estudios geotécnicos.- Terrenos kársticos

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

SE- C Cimientos Estudios geotécnicos.- Arcillas expansivas

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

ARCILLAS EXPANSIVAS.

• Afectan de modo especial a pequeñas edificaciones de fábrica.

Aumento de humedad → Hinchamiento

Disminución de humedad → Retracción

• Movimientos de periodicidad anual.

• Afecta a una “profundidad de suelo activo” de unos 3 metros.

• Las grietas pueden tener un ancho de 3 cm.

• Para la estimación de su capacidad portante es preciso considerar las variacionesanuales.

• Elementos que afectan al movimiento del suelo:

- Arbolado.

- Roturas y filtraciones de las redes de agua y de saneamiento.

- Protección superficial: Aceras con recogida de aguas, drenajes, etc.

- Desecación gradual por la sucesiva edificación.

- Períodos de lluvia o sequía.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

IDENTIFICACIÓN DE ARCILLAS EXPANSIVAS.

• Ensayos de laboratorio.

Ensayo de Lambe. (UNE 103600/1996)

Ensayo de presión de hinchamiento. (UNE 103602/1996)

• Métodos indirectos.

Alta>1,5>35>60

Marginal0,5-1,525-3550-60

Baja<0,5<25<50

Clasificación de la expansión potencial

Expansión potencial %

Índice de plasticidad

Límite líquido

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

ARCILLAS EXPANSIVAS.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

MOVIMIENTOS DEL SUELO POR ARCILLAS EXPANSIVAS.

Fin de la época de lluvias:

• Empuje horizontal del terreno empapado sobre el interior.

• Empuje vertical sobre los cimientos por hinchazón del terreno.

Fin de la época seca:

• Empuje horizontal del terreno confinado entre cimientos sobre el exterior.

• Asiento vertical por retracción del terreno.

• Hinchamiento del terreno bajo la solera y levantamiento de la misma.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

PATOLOGÍA POR ARCILLAS EXPANSIVAS.

Zona protegida de la evaporación.

Curvas de igual nivel de humedad.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS.

Recomendaciones generales.C NO CONSTRUIR.C Edificios medios (para compensar la expansión), flexibles y con muchas juntas.

Tratamiento del terreno.

CAislamiento del aguaDrenaje perimetral.Aceras amplias → anchura > 1,80 m con membrana de polietileno.

C Sustitución del terrenoSuelos granulares con arcilla no plástica (para no dejar pasar el agua)Espesores entre 0,90 m y 1,80 m (recomendable 1,20 m). El peso puede compensar la expansión si no es excesiva.Tongadas e < 30 cm compactadas hasta el 100% Proctor.

C Estabilización química.La cal y el cemento añadidos al suelo reducen la plasticidad y el potencial de hinchamiento.Para cal se añade un 2 a 4% del peso del suelo. Algo más para cemento.Barrera de inyecciones de cal a presión perimetralmente. Taladros de 4 a 6 m de profundidad y 50 mm de diámetro.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE SUELOS EXPANSIVOS

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS.

Ejecución de las cimentaciones.

C En todos los casosForjado sanitario separado del suelo.

C ZapatasArriostradas, con riostras separadas del suelo.Cajeado lateral de zapatas con planchas de poliestireno, para empujes laterales.

C PozosSolución óptima para espesores de la capa activa menores a 3 – 4 m.

C Pilotes.Compensar la presión de levantamiento en la zona activa.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

INYECCIONES DE MEJORA DE SUELO

Ejemplo.- Compensación de arcillas expansivas con mezcla de cal.

(Arq. Gregorio Raul Unfirer).

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

SUELOS COLAPSABLES.

• Grandes disminuciones de índice de poros al saturarse de agua.

Roturas de tuberías.

Fugas de agua de acometida o saneamiento.

Ascensos incontrolados del nivel freático.

• Suelos característicos.

Alto índice de huecos.

Bajo peso específico.

• Frecuente en depósitos de arena y limo de origen eólico.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

SUELOS COLAPSABLES.

Potencial de colapso (Jennings y Knight).

• Se carga en escalones hasta 200 kN/m2.

• Se inunda hasta saturación durante 24 horas.

Indi

ce d

e hu

ecos

en

%

Tensión efectiva en kN/m2

e2

30

120

10

80

70

20

100

90

110

150

130

140

160

170

900

706040 50 80 90 100

400

200

300

800

600

500

700

Agua agregada

1000

e1

e01 2

p0

e - eC = =

1 + e∆ε

Muy grave>20

Grave10-20Serio5-10

Moderado1-5Nulo0-1

Riesgo de colapso %

Potencial de colapso %

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE SUELOS COLAPSABLES

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS.

Recomendaciones generales.C NO CONSTRUIR.C Edificios pequeños, flexibles y con muchas juntas.

Tratamiento del terreno.

CAislamiento del aguaDrenaje perimetral.Aceras amplias → anchura > 1,80 m

C Provocar el colapso previo del sueloProvocar el colapso por inundación Espesores < 2 mCompactación superficial → Rodillos pesados.Compactación dinámica → Ruido y vibraciones

CCimentaciones profundas.Considerar el rozamiento negativo en pilotes (art. 5.2.2 DB-SE-C)

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS

Problemas

CTerrenos muy heterogéneos.

CComportamiento anisótropo.

CModelización muy difícil y diferente a la de suelos.

CGrandes movimientos.

CComportamiento impredecible a largo plazo.

CRellenos antiguos falsamente consolidados.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS

Tipologías principales

CEscombreras- Granulares.- Heterogéneas.- Mineras.

CVertederos- Industriales.- Basureros. Sin tratar Vertidos

SanitariosIncineradosTriturados

CRellenos hidráulicos.- Balsas mineras.- Productos de dragado.- Desechos industriales.

Rellenos recientes < 5 añosRellenos antiguos > 30 años

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS

Morfología de rellenos

Rellenos adosados Rellenos confinados Rellenos exentos

Vertedero sanitario

capas de arena

80 cm

de 2 a 6 m

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS

Propiedades mecánicas.- Muy irregulares.

CCompacidad baja N < 10CÍndice de huecos muy alto e = 6 ÷ 10CTrabazón interna pero sin cohesión.CMódulo de Young muy bajo.

- Escombros E = 50 ÷ 300 kp/cm2

- Basuras E = 5 ÷ 20 kp/cm2

CCompresibilidades muy altas (asientos)- Deformación por distorsión, flexión y rotura.- Erosiones internas.- Corrosión, oxidación y combustión.- Fermentación y descomposición.- Combustiones expontáneas.

CPeríodos de asentamiento largos del orden de 10 ÷ 20 años

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS.

Recomendaciones generales.CNO CONSTRUIR.CEdificios pequeños, flexibles y con muchas juntas.

Tratamiento del terreno.

CCompactación superficial - Poco efectiva.

CCompactación dinámica - Ruido y vibraciones

CPrecarga - h • 4 mt • 1 año

CInundación.CSustitución.

Z

Relleno nuevo

σ

0.1σ

Relleno antiguo

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS

RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS.

Cimentaciones.

CZapatas σadm = 1 kp/cm2 bien atadas y sobre terreno sustituído

CLosas de cimentación sobre terreno sustituídoe • 0,50 ÷1,50 m Cuantía > 28 kg/m3

CPilotes:- Movimientos laterales.- Rozamiento negativo.- Bolos.- Asientos diferenciales.

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MEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS

FINMEJORA Y CONSOLIDACIÓN DE TERRENOS