7/23/2019 SUELOS COLAPSABLES-EXPANSIVOS-CAISSON.docx http://slidepdf.com/reader/full/suelos-colapsables-expansivos-caissondocx 1/31 INTRODUCCIÓN La incidencia del comportamiento de los materiales expansivos en los daños experimentados por las estructuras no fue identificada por los especialistas en el estudio de suelos y fundaciones como una de las causas fundamentales de esos daños, prácticamente hasta fines de 1930. A partir de allí se comiena a reconocer !ue muchas de las patolo"ías de las estructuras, !ue eran atri#uidas a asentamientos del suelo u otros pro#lemas, se de#ían en realidad a un fen$meno de hinchamiento el tema ha interesado en forma creciente a los especialistas en suelos y construcciones. %e estima !ue las p&rdidas anuales a nivel mundial por daños en las construcciones so#re los suelos expansivos superan los dos #illones de d$lares. 'l inter&s en estos suelos ha llevado a la constituci$n, dentro de la %ociedad (nternacional de )ecánica de %uelos e (n"eniería de *undaciones de un +omit& &cnico para suelos expansivos, con la finalidad de impulsar estudios específicos en esta área, así como a la realiaci$n peri$dica de conferencias internacionales so#re la pro#lemática de los suelos expansivos. 'n nuestro país el tema ha merecido permanentemente la preocupaci$n de ar!uitectos e in"enieros ya !ue muchos daños causados en o#ras de ar!uitectura -so#re todo en viviendas econ$micas, !ue son las más afectadas por este fen$meno y de in"eniería civil -carreteras, canaliaciones, etc., se sospecha !ue han sido ori"inadas en pro#lemas de expansi$n de suelos en los !ue se apoyan.
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%e conocen como suelos expansivos, dado !ue sufren procesos de expansi$n y contracci$n.
/stos, al estar en clima estacional "eneran "randes "rietas por donde mi"ra el material del suelo,
hacia a#ao y hacia arri#a, son los suelos denominados ertisoles !ue "eneran constante inesta#ilidad
en las o#ras civiles.
La utiliaci$n de estos suelos re!uiere condiciones especiales, tanto desde el punto de vista de la
in"eniería como de la preparaci$n para a"ricultura. Los pro#lemas !ue se presentan en estos
suelos son derivados más !ue todo por los cam#ios de humedad2 &stos a su ve pueden estar
inducidos por las cam#iantes condiciones am#ientales -&pocas de se!uía y de lluvia, efecto termo
$smosis, fu"as en las conducciones de a"uas, extracci$n de a"ua por la ve"etaci$n aledaña a la
construcci$n.
4epende de la estructura de los cristales 4epende de su composici$n mineral$"ica 4epende de la capacidad de cam#ios de cationes
%u comportamiento se caracteria principalmente por5
La contracci$n de la arcilla de#ido al secado La expansi$n de la arcilla al humedecerse 4esarrollo de presiones de expansi$n cuando está confinado y no puede expandirse
LOS PRINCIPALES INVESTIGADORES:
Lam#e 6hitman -1979 *u 8. +hen -197 :rac;ley -197
Problemas presentados por estos selos
Los pro#lemas !ue "enera se"<n la morfolo"ía del terreno, los materiales !ue lo constituyen y la intervenci$n
humana, son factores !ue influyen directamente en las inundaciones2 La topo"rafía condiciona
directamente la velocidad de fluo del a"ua, !ue es de una "ran importancia puesto !ue pueden lle"ar
a ser altamente destructivas.
La intervenci$n humana, por su parte, es posi#lemente, el factor !ue más influye en las
inundaciones, en especial por!ue a"rava las consecuencias del propio fen$meno. La deforestaci$n, la
Las #ormas pr$n%$pales de $dent$#$%a%$&n de n selo poten%$almente e'pans$(o son:
(dentificaci$n visual• Los suelos expansivos se pueden identificar visualmente por varias características• 4e su existencia son solo pro#lemas en onas arcillosas• iene alta plasticidad• %e fundan en onas costeras, como en el norte del país• %i o#servamos el terreno encontraremos "rietas o raaduras, esto se de#e al
fen$meno de palpitaci$n !ue sufre la superficie la superficie de estos suelos cuando
varía la humedad
(dentificaci$n por su mineralo"ía'xisten varios m&todos para la identificaci$n mineral$"ica y las más utiliadas y
recomendadas son5• La difracci$n de rayos =.• 'l análisis termino diferencial.• La a#sorci$n de tinte -colorantes.• Los análisis !uímicos.• Análisis por microscopia electr$nica.
4entro de los materiales !ue tiene un tamaño inferior a micras están los limos y las
arcillas. 4esde el punto de vista del tamaño se considera arcillas a!uellos materiales !ue
tienen un tamaño inferior a B micras -0.00B mm, siendo necesario para su determinaci$n la
realiaci$n de un ensayo hidrom&trico.
La ma"nitud de la expansi$n !ue experimenta una arcilla está vinculada con la cantidad de
partículas de tamaño arcilla presente en el suelo.
%e ha esta#lecido una relaci$n del tipo5 S - . CX
4$nde5 % C 8inchamiento potencial, expresado como D del hinchamiento de una
muestra compactada a la humedad $ptima y al ?.E.%.). se"<n ?roctor
'stándar.
+ C ?orcentae de fracci$n arcilla -partículas menores a 0.00B mm.x C exponente !ue depende del tipo de arcilla; C +oeficiente !ue depende del tipo de arcilla.x y ;, !ue indican el tipo de partículas coloidales presentes se determinana trav&s de ensayos difracci$n por rayos =.
Determ$na%$&n de la e'pans$&n L$bre
'ste ensayo consiste en colocar en una pro#eta normalmente cilíndrica un volumen conocido
de suelo FsecoG y sumer"irlo en a"ua sin aplicaci$n de so#recar"a al"una, mientras se mide
la expansi$n. La diferencia entre el volumen final e inicial, expresado como un porcentae del
volumen inicial es la expansi$n li#re.'sta medida de la expansi$n se realia en condiciones muy desfavora#les, ya !ue se hace en
condiciones de nin"una so#recar"a y hoy en día se utilian m&todos más adecuados a tales
efectos. 'xperimentos realiados por 8olt indican !ue una arcilla como la #entonita
comercial puede tener en este ensayo expansi$n del orden de 1B00 a B000 D. 8olt su"iere
!ue las expansiones medidas en este ensayo por encima del 100D pueden causar dañossi"nificativos a la estructura, mientras !ue suelos !ue alcanan una expansi$n por de#ao del
70 D, rara ve experimentan cam#ios de vol<menes aprecia#les #ao la aplicaci$n de car"as
estructurales, aun cuando estas sean provenientes de estructuras livianas.
EVALUACIÓN DEL POTENCIAL EXPANSIVO EN /ASE A LOS 01TODOS EXPUESTOS
'xisten varios m&todos !ue realiando diversas com#inaciones de los resultados de las
medidas de las propiedades antes mencionadas clasifican en cate"orías los potencialesexpansivos del suelo
La composici$n mineral$"ica de la arcilla -porcentaes de illita, caolinita y montmorillonita
!ue está compuesto la arcilla resultan fundamentales en cuanto al potencial expansivo delsuelo.Los suelos expansivos por excelencia son a!uellos !ue tienen altos porcentaes de
montmorillonita.
3medad $n$%$al
'l elemento FcataliadorG del fen$meno de la expansi$n, es precisamente, la variaci$n en el
contenido de humedad del suelo. ?or más montmorillonita !ue est& compuesta una arcilla, si
no hay variaci$n en el contenido de humedad del suelo, no ha#rá cam#ios volum&tricos.
o es necesario !ue el suelo se sature completamente para !ue produca expansi$n del
mismo.
?or el contrario, en determinados casos, es suficiente variaciones en el contenido de humedad
del suelo de s$lo 1 o B puntos porcentuales, para causar hinchamientos y producir daños
estructurales.
'l contenido de humedad inicial del suelo controla la ma"nitud del asentamiento.
Arcilla FsecasG, con contenido de humedad por de#ao del 17 D indican un ries"o de
expansi$n alto, pues fácilmente puede lle"ar a#sor#er contenidos de humedad de 37 D con
los consecuentes daños estructurales.
?or el contrario, arcillas cuyo contenido de humedad está por encima del 30 D indica !ue la
mayoría de la expansi$n ya ha tenido lu"ar y s$lo es espera#le al"<n leve hinchamiento
remanente.
Peso espe%)#$%o se%o del selo
)uy relacionada con la humedad inicial, el peso específico seco del suelo es otra varia#le
fundamental en el proceso expansivo del suelo.
La densidad seca de una arcilla se ve refleada en valores altos en los resultados en el ensayo
de penetraci$n estándar. alores de MM inferiores a 17 indican densidades secas #aas y
ries"o expansivo #ao, aumentando si"nificativamente estos a medida !ue aumenta el valor
+omo ya fue explicado anteriormente las propiedades plásticas del suelo ue"an un
importante papel en el fen$meno expansivoPoten%$a del estrato a%t$(o
A trav&s de ensayos de la#oratorio so#re muestras de un mismo suelo, compactadas al mismo
"rado densidad y humedad inicial, se ha estudiado el efecto del espesor del estrato en la
ma"nitud total del hinchamiento.Los resultados mostraron !ue la ma"nitud del cam#io volum&trico experimentado es
proporcional al espesor del estrato, mientras !ue la presi$n de expansi$n se mantiene
constante.'sto nos estaría indicando !ue si una estructura es capa de trasmitir una presi$n uniforme y
constante a profundidades importantes de#ao de la fundaci$n se podría contrarrestar el
fen$meno de cam#io volum&trico. ?ero como sa#emos esto no es posi#le, ya !ue, a medida
!ue aumentamos la profundidad, la presi$n trasmitida por la apata de fundaci$n disminuye y
por lo tanto no constituye un m&todo efectivo para el control de la expansi$n.
"at$;a de la e'pans$&n
'n muestras sometidas en la#oratorio a ciclos de saturaci$n y disecado mostraron señales de
fati"a despu&s de varios ciclos.'ste fen$meno no ha sido todavía suficientemente investi"ado.%e ha notado en pavimentos sometidos a variaciones estacionales en el contenido de
humedad del mismo !ue tienden a un cierto punto de esta#iliaci$n lue"o de un cierto
n<mero de años.'n el "ráfico adunto se puede ver una curva de fati"a típica de las o#tenidas en ensayos de
Ante la presencia de un suelo potencialmente expansivo, las dos "randes líneas de acci$n
serían5
Actuar en el sentido de reducir o eliminar la expansi$n del suelo.
Las diferentes formas de acci$n so#re el suelo se pueden a"rupar en5
• (nundar el suelo en el sitio de manera !ue se produca una expansi$n antes de la
construcci$n• Neducir la densidad del suelo mediante un adecuado control de la compactaci$n.• Nemplaar el suelo expansivo por uno !ue no lo sea.• )odificar las propiedades expansivas del suelo mediante diversos procedimientos5
esta#iliaci$n mediante cal, cemento, inyecciones, etc.
• Aislar el suelo de manera !ue no sufra modificaciones en su contenido de humedad.• Actuar so#re la estructura y a trav&s de la selecci$n de un diseño de cimentaci$n
apropiado.
'n líneas "enerales se act<a en el sentido de ri"idiar o flexi#iliar de tal forma la estructura
!ue sea capa de a#sor#er o adaptarse a las deformaciones resultantes. 'n el diseño del
cimiento se tiende a una concentraci$n de car"as de manera !ue la presi$n trasmitida al suelo
8asta ahora no se ha encontrado tendencias "enerales !ue nos permitan tra#aar con ecuaciones
universales es por eso !ue recomendamos tra#aar por onas de estudio, es decir cada ona, de#ería
de tener su ecuaci$n.
Ena de las recomendaciones más importante en este estudio es !ue si al"<n investi"ador desea
caracteriar sus suelos expansivos de#emos de resaltarle !ue se de#e plantear de acuerdo a presi$n
de expansi$n, mas no al "rado de expansi$n, esto se de#e a la existencia de onas donde el "rado de
expansi$n era muy alto.
SUELOS COLAPSA/LES
INTRODUCCIÓN
)uchos de los fen$menos !ue determinan el comportamiento de los suelos son compleos y no
pueden siempre reducirse a causas puramente mecánicas, sino !ue muchas veces intervienen factores
de otra índole -!uímicos, am#ientales, etc., provocando un comportamiento sin"ular del terreno. 'n
al"unos suelos, estos factores Mno mecánicosM tienen una importancia capital y son o#eto de un
estudio particular. 4icho "rupo de suelos es conocido "en&ricamente como Msuelos estructuralmente
inesta#lesM.
Eno de los principales fen$menos !ue afectan a al"unos de estos suelos es el colapso #rusco de su
estructura inter"ranular, denominándose a los suelos !ue presentan estas características5 suelos
colapsa#les. 'n estas notas se analiarán exclusivamente a!uellos suelos en los cuales el colapso es
provocado por humedecimiento
SUELOS COLAPSA/LES: Los suelos colapsa#les suelen presentar una "ran variedad de formas y
tamaños de partículas, con arena, en cantidades importantes de limo y, frecuentemente, un cierto
monto de arcilla.
La causa desencadenante del colapso, se atri#uye precisamente a un de#ilitamiento #rusco de los
nexos !ue la capilaridad a los a"entes minerales producen entre partículas más "ruesas !ue
constituyen !uiá la fracci$n más importante del suelo.
'l colapso es un fen$meno suscepti#le de presentarse en al"unos tipos de suelos, especialmente en
onas áridas. 'n donde el terreno ha podido conservar una estructura floa, "racias a !ue nunca halle"ado a estar saturado, por la misma causa, su mayor incidencia es so#re las o#ras hidráulicas.
Ne"inatto -19 señala !ue, en "eneral, los suelos colapsa#les presentan una serie de características
comunes, tales como -O5
• 'structura macroporosa, con índice de huecos -e, entre relativamente alto, a muy alto.• Pranulometría predominantemente fina, con predominio de fracciones de limos y de arcilla.
'l tamaño de los "ranos es "eneralmente poco distri#uido y con los "ranos más "randes
escasamente meteoriados. La mayoría de las veces, la cantidad de la fracci$n arcilla es
relativamente escasa, pero sin em#ar"o, tiene una influencia importante en el comportamiento
mecánico de la estructura inter "ranular.• 'structura mal acomodada, con partículas de mayor tamaño separadas por espacios a#iertos,
y unidas entre sí por acumulaciones o MpuentesM de material predominantemente arcilloso. 'n
muchos casos existen cristales de sales solu#les insertados en tales puentes o uniones
arcillosas.
DE"INICIÓN DE COLAPSO:
Qur y 6isemam -193 definen como colapso a cual!uier disminuci$n rápida de volumen del suelo,
producida por el aumento de cual!uiera de los si"uientes factores5
• +ontenido de humedad -@• Prado de saturaci$n -%r• ensi$n media actuante -R• ensi$n de corte -S• ?resi$n de poros -u
Neconociendo por lo tanto !ue el colapso de la estructura del suelo puede producirse por unavariedad de procesos diferentes de la saturaci$n. Ne"inatto -19 su"iere !ue, a esta lista de factores
puede a"re"arse la interacci$n !uímica entre el lí!uido saturante y la fracci$n arcillosa.
A efectos de definir y diferenciar los distintos tipos de colapso Eriel y %errano -193,19 clasifican
a los suelos colapsa#les o desmorona#les en5
Grpo I5 %uelos en los !ue tiene lu"ar un rápido cam#io de la relaci$n entre presiones efectivas y las
deformaciones sin !ue se alcance la resistencia <ltima del material. 4e acuerdo con esto la causa del
colapso es <nicamente el cam#io de las presiones efectivas. A este "rupo pertenecen los limos o
arcillas cementadas y las rocas de "ran porosidad. +uando se ensaya a humedad constante, se detecta
una nota#le modificaci$n de su m$dulo de compresi#ilidad al alcanar un cierto valor las presiones
efectivas.
Grpo II5 %uelos en los !ue, sin la presencia o cam#io de las condiciones !ue producen el colapso,
no hay cam#io a#rupto en la relaci$n presi$ndeformaci$n. al es el caso de los loess y al"unas
arcillas !ue contienen sulfatos. %i se ensayan a humedad constante, la relaci$n tensi$n
deformaciones es una curva suave y continua y sin a"udos !uie#ros. La saturaci$n produce, sin
em#ar"o, un importante cam#io volum&trico, de#ido pro#a#lemente a un incremento de la presi$n de
los poros !ue ori"ina el a"otamiento de la resistencia al corte del suelo.
SUELOS COLAPSA/LES POR 3U0EDECI0IENTO:
'sta#lecida la definici$n "eneral de colapso, nuestro análisis se centrará en a!uellos suelos en los
cuales el colapso de la estructura del suelo es provocado por un incremento del contenido de
humedad. ?or lo tanto, en lo sucesivo cuando se ha#le de suelos colapsa#les, se entenderá !ue son
a!uellos suelos, en !ue un aumento en el contenido de humedad, provoca una #rusca disminuci$n de
volumen, sin la necesidad de un aumento en la presi$n aplicada.
A partir de esta definici$n, se advierte5
• ?or un lado una destrucci$n o un cam#io en la estructura !ue el suelo tenía ori"inalmente, y• ?or el otro lado, un a"ente externo5 el a"ua, !ue provoca este fen$meno.
'n la )ecánica de %uelos clásica de los suelos saturados o de los suelos secos el fen$meno de
colapso "eneralmente viene asociado a un cam#io en el estado tensional del suelo. 'n cam#io a!uí, y
en una primera definici$n, estaría provocado por un a"ente externo -cam#io en el contenido de
humedad.
'n el proceso de consolidaci$n de suelos saturados -eoría clásica de era"hi tam#i&n se produce
una disminuci$n de volumen, pero puede decirse !ue en muchos aspectos el colapso es lo contrario
de la consolidaci$n, tal como se indica en Ne"inatto -19.
0ECANIS0O DEL COLAPSO
A continuaci$n, se analiarán los diferentes mecanismos de colapso para distintas estructuras de
suelos, para lo cual se se"uirá, principalmente el tra#ao de 4udley -190.
Las si"uientes condiciones "enerales son las !ue esta#lece 4udley para !ue ocurra el colapso5
1. La estructura del suelo de#erá tener ciertas características, de modo tal !ue se tienda a la
ocurrencia de dicho fen$meno.
B. Las partículas estarán unidas entre sí por fueras o materiales cementantes !ue son
suscepti#les, tanto unas como otros pueden ser anulados o reducidos cuando aumenta el
contenido de humedad del suelo.
3. +uando este soporte es reducido o anulado, las partículas del suelo deslian o ruedan, por una
p&rdida de la resistencia al corte.
Los suelos "ranulares, como las arenas y las "ravas, presentan un tipo de estructura simple, tam#i&n
amplia#le a los limos. 'n ella, las uniones entre "ranos son contactos reales de#idos a fueras
"ravitacionales, fueras exteriores o capilares. 'stas <ltimas tienen un carácter temporal ya !uedependen del "rado de saturaci$n !ue posea el suelo. La humedad del suelo puede variar entre el
estado saturado y el seco, del mismo modo las tensiones capilares serán varia#les con el contenido de
humedad y desaparecerán tanto al saturarse, como al secarse el suelo.
Lambe + 9=$tman -19T9 indican !ue se provoca una tendencia a la floculaci$n aumentando una o
varias de las si"uientes características5
• +oncentraci$n de iones alencia i$nica
• emperatura o disminuyendo una o más de las si"uientes5
• +onstante diel&ctrica
• amaño del i$n hidratado
• A#sorci$n de aniones
• p8
4urante un proceso de saturaci$n, además de una disminuci$n de las fueras capilares, hay una
disminuci$n en la concentraci$n de iones, y por lo tanto un proceso de dispersi$n. ?artículas !ue
antes esta#an unidas por fueras de atracci$n, comienan a repelerse y ad!uirir una estructura
o#tener ?esos Enitarios secos superiores a 1,T tIm3 en espesores de B,7 a 3,7 m., lo cual en la
mayoría de los casos es suficiente para disminuir o anular la suscepti#ilidad al colapso del suelo. Ena
variante a este m&todo es realiar la compactaci$n solamente en los lu"ares donde act<an las car"as y
no en toda el área de la construcci$n. ?or eemplo, en casos de fundaciones de muros de car"a ofundaci$n de columnas, el meoramiento del suelo se lo"ra densificando la ona de influencia del
#ul#o de presiones, o sea la ona donde los incrementos de presi$n pueden hacer colapsar el suelo.
Compa%ta%$&n por med$o de pe*eos p$lotes p$ram$dales: 'n cierta forma este m&todo es una
variante del m&todo anterior. +onsiste en hincar un pilote piramidal de 3 a metros de lon"itud, con
una secci$n transversal superior de T0 x T0 a 0 x 0 cm., y una secci$n transversal inferior de 10 x
10 cm. Ena ve retirado el pilote la cavidad se rellena con hormi"$n. 'ste tipo de metodolo"ía daexcelentes resultados en áreas en donde existe un espesor de suelos potencialmente colapsa#les -no
autocolapsa#les de 3,0 o ,0 m de profundidad, pero !ue colapsarán si están sometidos a los
incrementos de car"a transmitidos por las construcciones. Ena de las ventaas del m&todo es la
completa mecaniaci$n de todas las operaciones. Ena variante a este m&todo consiste en realiar la
hinca so#re una capa de piedra partida, dando como resultado un #ul#o de suelo compactado
alrededor de la capa de piedra, meorando la capacidad de car"a por la punta del pilote así
construido.
Compa%ta%$&n por p$lotes de selo: 'ste es uno de los m&todos más usuales para compactar
espesores importantes -1O a B0 m. de suelos lo&ssicos suscepti#les al colapso. 'l procedimiento
consta de dos partes5 primero se realia la perforaci$n y se"undo se llena la cavidad con suelo
compactado. La perforaci$n se realia usualmente mediante la hinca de un pilote metálico con #ase
ensanchada -1,7 veces. 'n otra metodolo"ía de reciente uso, la excavaci$n se hace de la si"uiente
forma5 se perfora hasta la profundidad deseada un hoyo de O cm. de diámetro dentro del cual se
coloca una columna de explosivos, !ue lue"o de estallar crea una perforaci$n de aproximadamente
0,O0 m de diámetro. 4espu&s de efectuada esta perforaci$n dinámicaM la cavidad se rellena con suelo
local, introducido en ton"adas de 100 a B00 W", !ue lue"o son compactadas dinámicamente por
medio de un <til especial. +oncluidas am#as etapas !uedan formadas columnas de suelo compactado
con un diámetro aproximado i"ual a dos veces el de la perforaci$n. 'l "rado de compactaci$n va
decreciendo a medida !ue se alea del centro de la columna, por tal motivo es importante conocer
esta ley de decrecimiento para diseñar correctamente la cuadrícula de pilotes de suelo. Al i"ual !ue
en los otros m&todos, la eficiencia del sistema aumenta en la medida !ue la humedad del suelo
a Constr%%$&n en e'%a(a%$ones %on lados $n%l$nados< 's la forma más econ$mica de
construcci$n para lu"ares donde hay suficiente espacio alrededor de la su#estructura para cortar
hacia atrás los lados de la excavaci$n hasta un declive esta#le, y donde no hay pro#lemas de
comportamiento con "randes cantidades de a"ua su#terránea !ue podría llevar a la erosi$n y al
hundimiento de los declives -omlinson, 199T.
# Constr%%$&n en e'%a(a%$ones soportadas por madera o tablesta%ado< 's un m&todo
apropiado de construcci$n para los lu"ares donde no hay suficiente espacio disponi#le alrededor
de la excavaci$n para inclinar hacia atrás los lados -omlinson, 199T.
c Constr%%$&n en e'%a(a%$ones soportadas por n mro de d$a#ra;ma< 'sta forma de
construcci$n es apropiada para lu"ares donde las o#strucciones en el suelo impiden !ue elta#lestacado sea maneado y donde la ocurrencia del a"ua su#terránea es desfavora#le para otros
m&todos de soporte -omlinson, 199T.
d Constr%%$&n en e'%a(a%$ones soportadas por n mro de p$lotes barrenados
%ont$;os< Los pilotes #arrenados se instalan en una hilera sola o do#le y posicionados para !ue
se to!uen o est&n muy cercas uno del otro. Los pilotes alternados primero se #arrenan con un
taladro
Caones de %$menta%$&n
Armado de n %a&n de %$menta%$&n
Los s$tanos se de#en diseñar para permitir !ue la su#estructura se use con varios prop$sitos como
#ode"as de almacenae o estacionamiento su#terráneos.
8ay m&todos principales de construcci$n de s$tanos. /stos son como si"uen5
A. En excavaciones con lados inclinadosB. En excavaciones soportadas por madera (como placas apiladoras)C. En excavaciones soportadas por un muro de diafragma de concreto reforzado
D. En excavaciones soportadas por un muro de pilote barrenado construido previo a
la excavación principal.
CAONES DE CAA
%on estructuras con un fondo cerrado diseñados para ser hundidos con cimentaciones preparadas #ao el nivel del a"ua.
%on adecuados para cimentaciones en ríos y corrientes de a"ua donde el suelo predominante consiste
en arcillas #landas, arenas o "ravas, ya !ue &stos materiales pueden ser #ien excavados a partir de los
poos a#iertos y no ofrecen alta resistencia a la fricci$n superficial al hundimiento de caones.
-omlinson, 199T
Los caones de cimentaci$n son pilotes huecos -pueden rellenarse de concreto pero con más pesadoscon diámetros de 0.9 a 3.T m -o más, capaces de soportar car"as muy fuertes -370 toneladas cada
uno siempre y cuando se ten"a una capa de apoyo con alto "rado de resistencia.
4e#ido a su "ran capacidad portante, su empleo no es com<n en cimentaciones para edificios siendo
más usados en silos y construcciones muy pesadas. La ela#oraci$n de caones consiste en una
excavaci$n a#ierta !ue puede hacerse a mano o con perforadoras2 muchas veces se hinca con un tu#o
de enti#aci$n con #ordes cortantes para usarse en terrenos sueltos #landos.
'l pilote puede tener mayor capacidad de car"a si se le introduce un armado y despu&s se vacía el
concreto. 'n estos casos se sustituye el pis$n por un vi#rador para no lastimar el refuero de acero.
La excavaci$n a mano -poo indio puede resultar peli"rosa a ciertas profundidades de#ido al a"ua y
al "as !ue hay en el fondo de la perforaci$n2 en estos casos de#e contarse con instalaciones
adecuadas para la protecci$n y se"uridad de los operarios. ?or lo "eneral se tra#aa a profundidades
!ue van de los 17 a los 30 metros con car"as de 370 a 00 toneladas.
'n ocasiones se acampana el fondo para proporcionar mayor capacidad de car"a al pilote. -?&re,
Los #lo!ues huecos con capacidad de car"a conocidos como caones se construyen en el suelo, casi
siempre con el prop$sito de prote"er la excavaci$n para una cimentaci$n, facilitar la construcci$n de
la su#estructura y servir como parte de la estructura permanente. Al"unas veces se utilia un ca$n
para formar un espacio cerrado #ao la superficie !ue se usará en prop$sitos tales como un poo de
#om#eo, cuarto de má!uinas o como acceso a un tiro o t<nel más profundo. %e pueden alinear varios
caones para formar las pilas d un puente, escolleras, rompeolas, muro de cimentaci$n de una
edificaci$n o el n<cleo impermea#le de una presa de tierra.
?ara las cimentaciones se usan caones para facilitar la construcci$n de pilar !ue van desde cerca de
la superficie del terreno o del a"ua hasta un estrato de apoyo. 'sta clase de cimentaci$n puedetransmitir car"as pesadas a "randes profundidades. %e hacen con materiales estructurales comunes y
pueden tener cual!uier forma de secci$n transversal. erían en tamaño desde una pila hasta más de
100 ft de lon"itud y anchura.
Los caones se pueden ir construyendo a medida !ue se hincan, para permitir !ue su construcci$n se
efect<e en la superficie o pueden ser completamente prefa#ricados. Los tipos de ca$n !ue se utilian
?ara la economía en la profundidad de la construcci$n de la cimentaci$n es práctica com<n permitir
al"una car"a neta adicional !ue lle"ue al suelo despu&s de !ue toda la car"a muerta de la estructura y
toda la car"a viva se hayan o#tenido. La intensidad de presi$n permisi#le de esta car"a adicional se
determina por loa sentamientos máximos totales y diferenciales !ue puede tolerar la estructura y es
un punto determinante para seleccionar la cimentaci$n.
Los caones de cimentaci$n se clasifican en5
J C$menta%$ones Espe%$ales:
'stas se llevan a ca#o cuando el terreno es mui dis"re"ado, sometido a vi#raciones, presiones
mayores de las normales o cimentaciones su#marinas.
J C$menta%$ones pro#ndas:
%on a!uellas !ue transmiten la car"a al suelo por presi$n #ao su #ase, pero pueden contar,
además, con roamiento en el fuste.
+a#e aclarar !ue estas cimentaciones constan de elementos como pilotes, cilindros o caones de"randes dimensiones -todos con funcionamiento estructural, y se emplean para transmitir
eficientemente las car"as de la superestructura a los estratos profundos del terreno de apoyo.