ad de Taludes Diego Siii

8/3/2019 ad de Taludes Diego Siii

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[MECANICA DE SUELOS APLICADA] INVESTIGACION UNIDAD 3

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ESTABILIDAD DE TALUDES

Estabilidad de Taludes

Taludes: Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontalpermanente

Taludes: Suelo Roca

Taludes: Naturales Artificiales:

Cortes Terraplenes

Existen tres grandes grupos de soluciones para lograr la estabilidad de untalud:

Aumentar la resistencia del suelo: son las soluciones que aplican drenaje enel suelo para bajar el nivel fretico o la inyeccin de substancias que

aumenten la resistencia del suelo, tales como el cemento u otroconglomerante

Disminuir los esfuerzos actuantes en el talud: soluciones tales como elcambio de la geometra del talud mediante el corte parcial o total de ste aun ngulo menor o la remocin de la cresta para reducir su altura.

Aumentar los esfuerzos de confinamiento ( 3) del talud: se puede lograr laestabilizacin de un talud mediante obras, como los muros de gravedad, laspantallas atirantadas o las bermas hechas del mismo suelo.

El cambio de la geometra de un determinado talud puede realizarse (figura3.12) mediante soluciones tales como la disminucin de la pendiente a unngulo menor, la reduccin de la altura (especialmente en suelos concomportamiento cohesivo) y la colocacin de material en la base o pie deltalud (construccin de una berma); en esta ltima solucin es comn usarmaterial de las partes superiores del talud.


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Figura 3.12 Mtodos para estabilizar un talud: (a) drenaje; (b)cambio de la geometra (Hunt 1984)

La consecuencia directa de realizar un cambio favorable en la geometra deun talud es disminuir los esfuerzos que causan la inestabilidad y, en el casode la implantacin de una berma, el aumento de la fuerza resistente. Esimportante destacar que la construccin de una berma al pie de un taluddebe tomar en cuenta la posibilidad de causar inestabilidad en los taludesque se encuentren debajo, adems, se deben tomar las previsiones paradrenar el agua que pueda almacenarse dentro de la berma, ya que esprobable que pueda haber un aumento de la presin de los poros en lossectores inferiores de la superficie de falla, lo que acrecienta lainestabilidad.

Estabilidad de taludes


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Estabilizacin de un talud mediante muro de escollera.

La estabilidad de taludes es la teora que estudia la estabilidad o posibleinestabilidad de un talud a la hora de realizar un proyecto, o llevar a cabouna obra de construccin de ingeniera civil, siendo un aspecto directamenterelacionado con la geotecnia. La inestabilidad de un talud, se puede producirpor un desnivel, que tiene lugar por diversas razones:

Razones geolgicas: laderas posiblemente inestables, orografaacusada, estratificacin, meteorizacin, etc.

Variacin del nivel fretico: situaciones estacionales, u obrasrealizadas por el hombre.

Obras de ingeniera: rellenos o excavaciones tanto de obra civil, comode minera.

Los taludes adems sern estables dependiendo de la resistencia delmaterial del que estn compuestos, los empujes a los que son sometidos olas discontinuidades que presenten. Los taludes pueden ser de roca o detierras. Ambos tienden a estudiarse de forma distinta.

Tipos de inestabilidad
http://es.wikipedia.org/wiki/Estabilidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Taludhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_civilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Geotecniahttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Retaining_wall_Gravity_Stone_Section.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Retaining_wall_Gravity_Stone_Section.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Retaining_wall_Gravity_Stone_Section.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Retaining_wall_Gravity_Stone_Section.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Retaining_wall_Gravity_Stone_Section.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Retaining_wall_Gravity_Stone_Section.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Geotecniahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_civilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Taludhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estabilidad


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Desprendimientos o desplomes

Desprendimientos o desplomes son movimientos de inestabilidadproducidos por falta de apoyo, englobando a una escasa cantidad deterreno. Suele tratarse de rocas que caen por una ladera, debido a la

prdida del apoyo que las sustentaba. Entre los desprendimientos odesplomes, se puede incluir el caso del desplome de una columna rocosa enun acantilado, debido a la erosin en la base del mismo.

Corrimientos

Son movimientos que afectan a una gran cantidad de masa de terreno. Untipo particular de corrimiento de tierra son los deslizamientos, que seproducen cuando una gran masa de terreno o zona inestable, desliza conrespecto a una zona estable, a travs de una superficie o franja de terrenode pequeo espesor. Los deslizamientos se producen cuando en la franja se

alcanza la tensin tangencial mxima en todos sus puntos. Estos tipos decorrimiento son ingenierilmente evitables. Sin embargo, los siguientes no loson:

Un flujo de arcilla se produce en zonas muy lluviosas afectando azonas muy grandes. Los terrenos arcillosos, al entrar en contacto conel agua, se comportan como si alcanzasen el lmite lquido, y semueven de manera ms lenta que los deslizamientos. Se da enpequeas pendientes, pero en gran cantidad.

Licuefaccin: se da en zonas de arenas limosas saturadas, o enarenas muy finas redondeadas (loess). Debido a la gran cantidad deagua intersticial que presentan, las presiones intersticiales son tanelevadas que un sesmo, o una carga dinmica, o la elevacin delnivel fretico, pueden aumentarlas, llegando a anular las tensionesefectivas. Esto motiva que las tensiones tangenciales se anulen,comportndose el terreno como un pseudolquido. Se produce,entre otros terrenos, en rellenos mineros.

Reptacin: movimiento muy lento que se da en capas superiores deladeras arcillosas, de en torno a 50 centmetros de espesor. Estrelacionado con procesos de variacin de humedad estacionales. Se

manifiestan en forma de pequeas ondulaciones, y suelen ser signode una posible futura inestabilidad generalizada.

Anlisis cinemtico de taludes en macizos rocosos
http://es.wikipedia.org/wiki/Desprendimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Erosi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corrimiento_de_tierrahttp://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_de_arcillahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=L%C3%ADmite_l%C3%ADquido&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Licuefacci%C3%B3n_(inestabilidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Loesshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Presi%C3%B3n_intersticial&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%ADsmohttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%ADsmohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Presi%C3%B3n_intersticial&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Loesshttp://es.wikipedia.org/wiki/Licuefacci%C3%B3n_(inestabilidad)http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=L%C3%ADmite_l%C3%ADquido&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Flujo_de_arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corrimiento_de_tierrahttp://es.wikipedia.org/wiki/Erosi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Desprendimiento


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Anlisis cine mtico del mecanismo planar. Tomado de Armas-Zagoya,2004.

En el anlisis de taludes en macizos rocosos, se presentan bloques de rocadelimitados por un sistema tridimensional de planos de discontinuidad. Seentiende por discontinuidad a todas aquellas estructuras geolgicas (fallas,fracturas, diaclasas, estratificacin, foliacin, etc.) que forman dichosplanos, los que comnmente se conoce como fbrica estructural del macizorocoso. Normalmente este tipo de discontinuidades son producto deltectonismo a la que fue sujeta la roca en un estado inicial de esfuerzos.Dependiendo de la orientacin de las discontinuidades se tendr un patrn

de fractura miento que delimitar los bloques de roca.

Analizar la estabilidad de un talud realizado en macizos rocosos fracturados,es parte de dos procesos. El primero es analizar la fbrica estructural en elcorte realizado para determinar si la orientacin de las discontinuidadespodra resultar en inestabilidad, a lo cual se conoce como orientacindesfavorable del talud con respecto a las discontinuidades..

Clasificacin del tipo de fallas de taludes
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Desprendimientos

Son fallas repentinas de taludes verticales o casi verticales que producen eldesprendimiento de un bloque o mltiples bloques que descienden en cadalibre (figura 3.1).

En suelos, los desprendimientos son causados por socavacin de taludesdebido a la accin del hombre o erosin de quebradas. En macizos rocososson causados por socavacin debido a la erosin.

3.1Clasificacin de fallas

Tipo de falla Forma Definicin

Desprendimientos Cada libre Desprendimiento repentino de uno oms bloques de suelo o roca quedescienden en cada libre.

Volcadura Cada de un bloque de roca conrespecto a un pivote ubicado debajode su centro de gravedad.

Derrumbes Planar Movimiento lento o rpido de unbloque de suelo o roca a lo largo deuna superficie de falla plana.

Rotacional Movimiento relativamente lento deuna masa de suelo, roca o unacombinacin de los dos a lo largo deuna superficie curva de falla biendefinida.

Desparramamientolateral

Movimiento de diferentes bloques desuelo con desplazamientos distintos.

Deslizamiento deescombros

Mezcla de suelo y pedazos de rocamovindose a lo largo de unasuperficie de roca planar.

Avalanchas De roca oescombros

Movimiento rpido de una masaincoherente de escombros de roca osuelo-roca donde no se distingue laestructura original del material.

Flujo De escombros Suelo o suelo-roca movindosecomo un fluido viscoso,desplazndose usualmente hastadistancias mucho mayores de lafalla. Usualmente originado porexceso de presiones de poros.

Repteo Movimiento lento e imperceptibletalud abajo de una masa de suelo osuelo-roca


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Estabilidad de Taludes


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Para determinar la estabilidad de una masa de suelo debemosdeterminar su coeficiente de seguridad al deslizamiento. Al existirun coeficiente de seguridad igual a 1, se produce el deslizamientodel talud.

Debemos comparar la colaboracin de esfuerzos que tienden aproducir el deslizamiento (esfuerzos motores) con aquellos quetienden a evitarlo (esfuerzos resistentes) se debe definir lasuperficie de falla

Tipos de Fallas de Taludes

Varnes (1978) Cadas (Falls) Vuelco (Topple) Deslizamiento (Slides) Escurrimiento (Spread) Flujo (Flow) Deslizamientos: Superficiales Rotacionales Traslacionales


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Los desprendimientos o cadas son relevantes desde el punto de vista de laingeniera porque la cada de uno o varios bloques puede ocasionar daos aestructuras o a otros taludes que se encuentren en la parte inferior y podraoriginar una destruccin masiva.

Los desprendimientos se producen comnmente en taludes verticales o casiverticales en suelos dbiles a moderadamente fuertes y en macizos rocososfracturados. Generalmente, antes de la falla ocurre un desplazamiento, elcual puede ser identificado por la presencia de grietas de tensin.


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Figura 3.1 Desprendimiento de bloques

Figura 3.2 Volcadura de bloques

Derrumbes

Los derrumbes se encuentran asociados a fallas en suelos y rocas, y deacuerdo con la forma de la superficie de falla se subdividen en rotacionalesy planares.

- Derrumbes planares

Los derrumbes planares consisten en el movimiento de un bloque (obloques) de suelo o roca a lo largo de una superficie de falla plana biendefinida. Estos derrumbes pueden ocurrir lenta o rpidamente.


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Los deslizamientos planares en macizos rocosos consisten en eldeslizamiento como una unidad o unidades (bloques) talud abajo, a lo largode una o ms superficies planas (figura 3.3). Tambin se puede generaruna falla de cua a lo largo de la interseccin de dos planos, consistente deuno o varios bloques de pequeo a gran tamao (figura 3.4).

Los deslizamientos en bloque pueden ser destructivos especialmente enregiones montaosas donde los deslizamientos masivos de roca resultandesastrosos y en muchos casos no pueden ser prevenidos.

Figura 3.3 Deslizamiento planar en macizo rocoso

Figura 3.4 Deslizamiento en forma de cua

Los deslizamientos planares suelen ocurrir en:

- Rocas sedimentarias que tengan un buzamiento similar o menor a lainclinacin de la cara del talud.

- Discontinuidades, tales como fallas, foliaciones o diaclasas que formanlargos y continuos planos de debilidad que interceptan la superficie deltalud.


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- Interseccin de diaclasas o discontinuidades que dan como resultado lafalla de un bloque en forma de cua.

En general, durante los perodos iniciales de la falla se generan grietas detraccin con un pequeo desplazamiento, luego se pueden observar

escarpes frescos que dejan los bloques con posterioridad al movimiento. Enalgunos casos, este movimiento deja sin vegetacin la zona deslizada y losescombros quedan expuestos al pie del talud.

- Derrumbes rotacionales

Los derrumbes rotacionales tienden a ocurrir lentamente en forma decuchara y el material comienza a fallar por rotacin a lo largo de unasuperficie cilndrica; aparecen grietas en la cresta del rea inestable yabombamientos al pie de la masa deslizante (figura 3.5). Al finalizar, lamasa se desplaza sustancialmente y deja un escarpe en la cresta.

Figura 3.5 Derrumbe rotacional

La principal causa de este tipo de falla es el incremento de la inclinacin deltalud, meteorizacin y fuerzas de filtracin; sus consecuencias no soncatastrficas, a pesar de que el movimiento puede causar severos daos aestructuras que se encuentren en la masa deslizante o sus alrededores.Cuando se presentan algunos signos tempranos de falla los taludes puedenser estabilizados.

En las etapas tempranas del deslizamiento se forman grietas de tensin,luego de la falla parcial se genera una serie de pequeos hundimientos yescarpes, y al momento de la falla total se pueden apreciar varios escarpesen la superficie adems de grietas de tensin concntrica y profunda, ascomo una gran masa de material incoherente al pie del talud.

- Desparramamiento lateral y falla progresiva

Los desparramamientos laterales son una forma de falla planar que ocurreen suelos y rocas. La masa se deforma a lo largo de una superficie planaque representa una zona dbil, tal como lo ilustra la figura 3.6. Los bloquesse separan progresivamente por tensin y retrogreden.


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Figura 3.6 Desparramamiento lateral

Este tipo de falla es comn en valles de ros y se asocia tambin con arcillasfirmes y duras fisura das, lutitas y estratos con buzamiento horizontal y unazona continua de debilidad. Tambin se presenta en coluvin conpendientes suaves que se encuentran sobre suelos residuales o rocas.

Los desparramamientos laterales pueden activarse repentinamente poreventos ssmicos. Sin embargo, bajo acciones gravitacionales se generan

grietas de tensin. Durante la falla progresiva, las grietas de tensin seabren y los escarpes forman grandes bloques.

- Deslizamiento de escombros

En los deslizamientos de escombros, una masa de suelo o mezcla de suelo yfragmentos de roca se mueven como una unidad a lo largo de superficiesplanas con alta inclinacin. Estos deslizamientos ocurren de maneraprogresiva y pueden convertirse en avalanchas o flujos. Las principalescausas de deslizamientos de escombros son el incremento de las fuerzas defiltracin y la inclinacin del talud. La ocurrencia de este tipo de

deslizamiento es comn en suelos residuales y depsitos coluviales quereposan sobre una superficie de roca.

FACTORES QUE INFLUENCIAN LA ESTABILIDAD DE LOS TALUDES

El relieve y la topografa estn determinados por la geologa del rea, lo quepermite estimar la susceptibilidad al movimiento en el nivel regional. Engeneral, los deslizamientos pueden ocurrir en cualquier tipo de relieve si lascondiciones estn dadas, sin embargo, la experiencia de trabajar y observardistintos tipos de relieves ha demostrado que los deslizamientos son mscomunes en ciertos tipos de relieves. A continuacin se incluye una breve

descripcin de las caractersticas de estos relieves.

Taludes escarpados: En terrenos escarpados los deslizamientos puedenocurrir en cualquier tipo de material geolgico (foto 3.1). Sin embargo, lacausa ms comn de derrumbe en taludes escarpados es el deslizamiento alo largo del contacto con la roca de suelos residuales o coluviones.

reas de concentracin de drenaje y filtracin: Un estudio cuidadosode la red de drenaje y reas de concentracin de agua es extremadamenteimportante. Es probable que ocurran filtraciones con el subsecuentedeslizamiento en reas debajo de reservorios, canales de irrigacin o

depresiones con agua estancada. Es importante reconocer el peligro


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potencial de las reas derivadas de drenaje superficial, especialmente enrocas porosas y fracturadas.

Tipos de Deslizamientos Rotacionales

A partir de observaciones: En general se toma superficie de fallacircular

reas de concentracin de fracturas: El movimiento de taludes puedeestar estructuralmente condicionado por superficies dbiles tales comofallas, diaclasas, planos de deposicin y foliacin. Estas estructuras pueden

dividir un macizo rocoso en una serie de unidades individuales que puedenactuar independientemente una de la otra.


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Por ello, el macizo rocoso no puede ser considerado como un mediocontinuo sino como una serie de bloques individuales; estos planos dedebilidad facilitan el flujo de aguas y desarrollo de vegetacin, lo cualdebilita los bloques y reduce la resistencia al deslizamiento. Por lo tanto, sedebe buscar cuidadosamente las reas con pequeo espaciamiento de

diaclasas, especialmente cuando estas se cruzan y dividen el macizo rocosoen pequeos bloques que lo hace ms inestable.

Pluviosidad

La pluviosidad tiene un efecto primordial en la estabilidad de los taludes yaque influencia la forma, incidencia y magnitud de los deslizamientos. Ensuelos residuales, generalmente no saturados, el efecto acumulativo puedellegar a saturar el terreno y activar un deslizamiento.

Con respecto a la pluviosidad hay tres aspectos importantes:

a) el ciclo climtico en un perodo de aos, por ejemplo, alta precipitacinanual versus baja precipitacin anual;

b) la acumulacin de pluviosidad en un ao determinado en relacin con laacumulacin normal;

c) intensidad de una tormenta especfica.

Guidicini e Iwasa (1977) realizaron un estudio sobre la ocurrencia dedeslizamientos en relacin con la pluviosidad y establecieron el coeficiente

del ciclo como parmetro fundamental que toma en cuenta la pluviosidad. Elcoeficiente del ciclo fue definido como la precipitacin acumulada hasta elda de la falla en porcentaje del promedio de la precipitacin anual. Elestudio cubri nueve reas de la regin montaosa costera de Brasil, la cualpresenta un clima tropical caracterizado por una estacin seca de juniohasta agosto y una estacin hmeda desde enero hasta marzo.

Los resultados del estudio indican que la acumulacin de precipitacin causaun incremento en la saturacin del terreno que eleva el nivel fretico, por lotanto, una tormenta durante la estacin seca o al comienzo de la estacinhmeda tendra un efecto menor en la estabilidad del talud que una

tormenta de la misma intensidad el final de la estacin hmeda.

Erosin

La erosin puede ser causada por agentes naturales y humanos. Entre losagentes naturales se pueden incluir el agua de escorrenta, aguassubterrneas, olas, corrientes y viento. La erosin por agentes humanosincluye cualquier actividad que permite un incremento de la velocidad delagua, especialmente en taludes sin proteccin, como la tala de rboles uotro tipo de vegetacin que ayuda a fijar el suelo y mejorar la estabilidaddel talud.


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La erosin puede causar la prdida de soporte de fundacin de estructuras,pavimentos, rellenos y otras obras de ingeniera. En terrenos montaosos,incrementa la incidencia de taludes inestables y puede resultar en la perdidade vas u otras estructuras.

La sedimentacin y arrastre de aluviones son otros efectos importantes dela erosin que en los lagos o embalses incrementan la turbidez de las aguasy crean un peligro para la vida acutica, contaminan el agua potable yreducen la capacidad de almacenamiento de los embalses y por tanto suvida til.

Existen ciertos procedimientos para controlar la erosin y sedimentacin. Enbancos de ros y canales, la proteccin se puede proveer con estructuras deretencin, revestimiento de concreto y cascajo. En taludes, la proteccinconsiste en:

a) sembrar vegetacin de rpido crecimiento adems de instalar un sistemade control del drenaje superficial;

b) instalar fajinas en la direccin transversal del talud, las cuales se puedensujetar con estacas;

c) sellar las grietas superficiales con concreto, suelo o asfalto para prevenirla infiltracin, lo cual reduce la erosin.

Clculo de Estabilidad de Taludes

Terrapln sobre arcilla normalmente consolidada


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Estabilidad al Deslizamiento Circular Mtodo Sueco

Condicin no drenada (Fellenius)


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Suelo uniforme:

Si se tiene estratificacin:

Estabilidad al Deslizamiento Circular Mtodo Sueco

Mtodo de las dovelas simplificado (Fellenius)

dW

lRS

M

MFS

u

motor

resistente

.

..

ii

iui

motor

resistente

dW

lSR

M

MFS

.

..


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Resultante de fuerzas laterales nula en direccin normal al arco dedeslizamiento:

Segn Mohr-Coulomb tan. c


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Estabilidad al Deslizamiento Circular - Mtodo del Crculo de Friccin(Taylor, 1937)

Suponiendo rf = r quedan 3 incgnitas que pueden determinarse apartir de las ecuaciones de equilibrio

ii

ii

ii

ii

motor

resistente

senW

lLc

senW

l

M

MFS

.

.tan.

.

.


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El FS calculado a partir de esta hiptesis constituye un lmite inferior El lmite superior de FS se obtiene suponiendo esfuerzos efectivos

concentrados nicamente en los extremos del crculo de falla (Frlich,1955)

En un talud real los esfuerzos normales estarn distribuidos sobre elarco de falla de forma desconocida

Se tienen dos FS:

La solucin correcta es la que hace:

UNIDAD VII

EMPUJE DE TIERRAS

Presin lateral de tierras y muros de contencin

dce

cFS

R

Lc

C

CFS

tan

tan;

FSFSFSc


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Clasificacin por su funcin:

Sostenimiento Contencin Recubrimiento

Clasificacin por su comportamiento:

Estructuras rgidas: Cumplen las funciones de sostenimiento, contencin yrevestimiento.

Ejemplo: Muros de contencin

Estructuras flexibles: Cumplen sus funciones deformndose.

Ejemplo: Tablestacados, Muros pantalla

Estructuras rgidas

a. Muros de gravedad: hasta 3.0 m de alturab. Muros de semigravedad: hasta 4.0 m de alturac. Muros en Cantilver o en voladizo: hasta 7.0 md. Muros con contrafuertes: alturas mayores de 7.0 me. Muros en tierra armada

Muros de Retencin

Se define como Muro de Contencin a el elemento estructural dispuestopara mantener un empuje lateral de un material a granel cuyo plano defractura corta el cruce entre el muro y la plantilla.

Se designa como Empuje de Tierras a la fuerza lateral que ejercen losmateriales almacenados a granel.


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Si se quita la pared lateral que detiene a un material a granel,inmediatamente se desliza una parte de dicho material cuyo volumen quedacomprendido entre el parmetro interior del reten y una griete que sedefine como Plano de Fractura.

Por otra parte se denomina Talud Natural al plano que se presentadespus de tiempo y presenta una estabilidad

SEGN EL MATERIAL USADO LOS MUROS PUEDEN SER:

1. Mampostera2. Concreto

Sin embargo a estabilidad en el muro de mampostera depende del pesopropio, mientras que en los de concreto dependen de sus condiciones de

apoyo.


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A continuacin se presentan los muros de concreto segn sus condicionesde apoyo:

Elementos:


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LOS ELEMENTOS QUE INTERVIENE EN LA CONSTRUCCION DE LOSMUROS DE RETENCION:

a) El Terreno de Cimentacinb) El material y el Rellenoc) El Material de Construccin

En lo que refiere al terreno de cimentacin las propiedades relevantes son:Su resistencia, esfuerzo cortante, su compresibilidad y su permeabilidad.

La resistencia al esfuerzo cortante es la propiedad que determina lacapacidad de carga del suelo.

La comprensibilidad es indicativa de las posibilidades de asentamientosconsiderables.

La permeabilidad se define por el coeficiente k (cm/seg) indispensablepara la seleccin del filtro

Estructuras flexibles

a. Tablestacas: su estabilidad se deriva del anclaje que se desarrolla enla parte enterrada Pantallas pre coladas o pre fundidas: se utilizanmucho en excavaciones para stanos.

b. Pantallas pre coladas o pre fundidas: ampliamente utilizado enexcavaciones para stanos.

Terminologa


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Diseo de muros

a) Topografa del sitiob) Sobrecargas del muroc) Tipo de muro y pre dimensionamientod) Clculo de empujese) Anlisis de estabilidad (FS volcamiento, FS deslizamiento, FS por

capacidad de soporte del suelo)f) Diseo estructural de cada uno de los elementosg) Diseo de los drenajesh) Clculo de los asentamientos

Fuerzas actuantes sobre un muro de contencin para el anlisis deestabilidad


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1. W: peso del muro aplicado en el centro de gravedad

2. Ws: peso del suelo actuante sobre la pata

3. E: Empuje activo

4. Es: Empuje pasivo

5. Reaccin del suelo en la base

6. F: reaccin al deslizamiento F= f * SFv

(0.2


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asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando elancho de una excavacin, corte o terrapln est restringido por condicionesde propiedad, utilizacin de la estructura o economa.

Por ejemplo, en la construccin de vas frreas o de carreteras, el ancho de

servidumbre de la va es fijo y el corte o terrapln debe estar contenidodentro de este ancho. De manera similar, los muros de los stanos deedificios deben ubicarse dentro de los lmites de la propiedad y contener elsuelo alrededor del stano.

Tipos de muros de contencin

Los principales tipos de muros de contencin son:

Muros estructurales

Son muros de hormign fuertemente armados. Presentan ligerosmovimientos de flexin y dado que el cuerpo trabaja como un voladizovertical, su espesor requerido aumenta rpidamente con el incremento de laaltura del muro. Presentan un saliente o taln sobre el que se apoya partedel terreno, de manera que muro y terreno trabajan en conjunto.

Siempre que sea posible, una extensin en el puntal o la punta con unadimensin entre un tercio y un cuarto del ancho de la base suministra unasolucin ms econmica.

Tipos distintos de muros estructurales son los muros "en L", "en T".

En algunos casos, los lmites de la propiedad u otras restricciones obligan acolocar el muro en el borde delantero de la losa base, es decir, a omitir elpuntal. Es en estas ocasiones cuando se utilizan los muros en L.

Como se ha indicado, en ocasiones muros estructurales verticales de granaltura presentan excesivas flexiones. Para evitar este problema surge el'muro con contrafuertes', en los que se colocan elementos estructurales(contrafuertes) en la parte interior del muro (donde se localizan las tierras).Suelen estar espaciados entre s a distancias iguales o ligeramente mayores
http://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tal%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Contrafuertehttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/TIPOS_DE_MUROS_DE_CONTENCI%C3%93N.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Contrafuertehttp://es.wikipedia.org/wiki/Tal%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n


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que la mitad de la altura del muro. Tambin existen muros concontrafuertes en la parte exterior del mismo.

En ocasiones, para aligerar el contrafuerte, se colocan elementos con untirante (cable metlico) para que trabaje a traccin. Surgen as los 'muros

atirantados'

Muros de tierra armada y de suelo reforzado

Los muros de tierra armada son mazacotes de terreno (grava) en los quese introducen armaduras metlicas con el fin de resistir los movimientos.Con ello se consigue que el material trabaje como un todo uno. Laimportancia de esta armadura consiste en brindarle cohesin al suelo, demodo de actuar disminuyendo el empuje de tierra que tiene que soportar elmuro.

La fase constructiva es muy importante, ya que se tiene que ircompactando por capas de pequeo espesor, para darle una mayorresistencia al suelo.

Muro de contencin armado con ge textil

Se le suelen colocar escamas (planchas de piedra u hormign), sin finestructural alguno, sino para evitar que se produzcan desprendimientos.

Los muros de tierra armada pueden rematarse tambin con bloques dehormign huecos, rellenos de tierra, y sembrados, creando muros jardinera.
http://es.wikipedia.org/wiki/Tirantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravahttp://es.wikipedia.org/wiki/Empuje_de_tierrashttp://es.wikipedia.org/wiki/Escamahttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a3/Muro_de_contenci%C3%B3n_con_geotextil.jpghttp://es.wikipedia.org/wiki/Escamahttp://es.wikipedia.org/wiki/Empuje_de_tierrashttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tirante


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Un 'muro de suelo reforzado' es un muro de tierra armada en que sesustituyen las armaduras metlicas, por ge textil. Es una solucin msbarata, a pesar de que ser menos resistente.

Anlogamente a los muros de tierra armada, se pueden recubrir conescamas, o rematarlos con muros jardinera. Aunque existe otra alternativa,que consiste en colocar un ge textil sobre la ladera del muro, y cubrirlo detierra y semillas. Surge as un 'muro vegetal izado'

Clculo de los empujes

La magnitud de los empujes depende de:

Tipo y condiciones del suelo. Estado de resistencia del suelo.o Reposoo Activoo Pasivo

Topografa del lleno.

Repaso del coeficiente de empuje de tierras en reposo:
http://es.wikipedia.org/wiki/Geotextilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Geotextil


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Cuando hay agua:


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Teora del empuje de tierras:

TEORA DE RANKINE

Si se analiza el elemento a la izquierda de la barrera:

Al comprimirse el suelo 3 empieza a aumentar mientras que 1 estconstante y por lo tanto disminuyen los dimetros de los crculos de Mohrhasta que 1 = 3 y tengo un punto. 3 sigue aumentando y por lo

3 > 1hasta que falle el suelo.

Si se analiza el elemento a la derecha de la barrera:

Al desplazarse la barrera, hay relajacin de esfuerzos y por lo tanto 3

disminuye hasta alcanzar la falla.


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Entonces:

Empuje Activo: El plano de falla hace un ngulo con la horizontal de45 + /2

Empuje Pasivo: El plano de falla hace un ngulo con la horizontal de45 - /2


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Mediante un anlisis similar:

Rango usual de valores de k:

k Granular Cohesivokp 3-14 1-2ko 0.4-0.6 0.4-0.8ka 0.33-0.22 1-0.5

Desplazamiento requerido para generar presiones activas y pasivas:


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SueloEstado de

esfuerzos

Desplazamiento

necesario

GranularActivo 0.001 hPasivo 0.05 h

Cohesivo Activo 0.004 hPasivo 0.05 h

Casos especiales de la teora de RANKINE

1. Superficie del lleno inclinada:

2. Sobrecarga uniformemente distribuida:

Teora de COULOMB

Supuestos:

Superficie de falla plana. Considera friccin suelo-muro. Deduccin para suelo sin cohesin.

Caso Activo:


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d = ngulo de friccin suelo - muro

BC = superficie de falla

F = Resultante de fuerzas sobre BC(si es inclinada, mayor frespecto a la normal al plano BC)

Polgono de fuerzas:

1= 90 - q - d

Frmula general de COULOMB:

Valores de d:


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Material35 Roca29-31 Gravas y arenas gruesas24-29 Arena media limpia, arena gruesa limosa14-24 Arena fina

17-19 Limos no plsticos

MTODO DE CULMANN

Es la solucin grfica del empuje de tierras de Coulomb.

Supuestos:

Existe friccin suelo-muro. Superficie del lleno con cualquier inclinacin. Para llenos con cualquier tipo de carga (puntual o distribuida).

PASOS DEL MTODO DE CULMANN:


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1. Dibujar a escala el muro y el lleno, y colocar las cargas queactan sobre l.

2. Determinar el ngulo = 90 - - , donde es lainclinacin de la cara posterior del muro con respecto a la vertical y el ngulo de friccin suelo - muro.

3. Dibujar la lnea BD haciendo un ngulo con la horizontal.

4. Dibujar la lnea BE que hace un ngulo y con BD.

5. Considerar aleatoriamente varias superficies de falla. Dibujar laslneas BC1, BC2, BC3, ..., Bcn

6. Encontrar las reas ABC1, ABC2, ABC3, ..., ABCn

7. Determinar el peso de cada cua:

W1 = rea ABC1*g*1

W2 = rea ABC2*g*1

W3 = rea ABC3*g*1

Wn = rea ABCn*g*1

8. Adoptar una escala de cargas conveniente y dibujar los pesos W1,W2, W3,...,Wn, determinados en el paso anterior sobre la lnea BD(Nota: Bc1=W1, Bc2=W2, Bc3=W3,..., Bcn=Wn.)

9. Dibujar c1c1, c2c2, c3c3,..., cncn, paralelas a la lnea BE. (Nota:c1, c2, c3,..., cn estn localizadas sobre las lneas BC1, BC2,

BC3,..., Bcn, respectivamente).

10. Dibujar una curva suave a travs de los puntos c1, c2, c3,..., cn.Esta es la denominada LNEA DE CULMANN.

11. Dibujar una tangente a BD a la lnea de Culmann que sea paralelaa BD, denominar ca al punto de tangencia.

12. Dibujar una lnea caca paralela a BE.

13. Determinar la fuerza activa por unidad de ancho de la pared como:

Pa = (long caca) * escala de carga


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14. Dibujar la lnea BcaCa.

ABCa es la cua de falla.


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Tipos de cimientos. Se conoce como cimentacin a la parte estructural deun edificio. Su funcin es trasmitir las cargas al elemento que no podemoselegir el terreno. Los sistemas de cimentacin se pueden clasificar en:

Profundos y Superficiales

Sistema profundo: estesistema se desarrolla variosmetros bajo el edificio,podemos encontrar en estetipo de sistemas los pilotes ylos pozos de cimentacin.

Sistemas superficiales: estesistema se ubica a pocadistancia bajo la base deledificio, comprenden laszapatas y las lozas decimentacin. Ahora bien losdiferentes tipos decimentacin superficialdependen de las cargas querehacen sobre ellas. Esimportante tener en cuenta que para elegir un tipo de cimentacin para un

edificio se debe de tener en cuenta la fortaleza de la roca y del suelo,adems de las magnitudes de las cargas estructurales y de lasprofundidades del nivel de las aguas subterrneas.

En los edificios que estn en zonas donde la superficie no representadificultades se utiliza las zapatas de hormign armado, este es el cimientoms econmico, radica en tener planchas de hormign situadas bajo cadapilar de la estructura y una plancha continua comnmente llamada zapatacontina bajo los muros de carga. Ahora bien, cuando las cargas de unedificio son tan grandes y el suelo no muy resistente que las zapatas, seutilizara los cimientos de losa continua, este tipo de cimiento consiste en

una losa de hormign armado, que soportara el peso proveniente de lossoportes.

Aqu no ser excesiva la carga que descansa sobre cada zona de la losa yaque ser distribuida por toda la superficie. Es importante tener en cuentaque las cimentaciones que estn bajo edificios que carecen de grananchura, las cargas sern repartidas por medio de muros cruzados onervaduras, esta le dar rigidez a la losa.


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En ocasiones, cuando emprendemos a realizar la excavacin para laelaboracin de una obra, podemos encontrarnos diversas dificultades paraencontrar el estrato resistente o firme donde queremos cimentar, comotambin se nos puede presentar la necesidad de apoyar una carga aisladasobre un terreno sin firme.

En estos casos se recurre a la solucin de cimentacin profunda, que seconstituye por medio de muros verticales profundos, los muros pantalla obien a base de pilares hincados o perforados en el terreno, denominadospilotes. Estos pilotes se utilizan en zonas en las que las condiciones delsuelo contiguo a la superficie no son buenas. Se fabrican con acero,hormign o madera que son agrupados en pilares.

Estos pilotes son introducidos a una profundidad establecida dentro delsuelo o de la roca y cada pilar es protegido con una capa de hormignarmado. Ahora bien en los pilotes de madera, la longitud resulta limitada,

mientras, que en los de hormign puede tener una altura aceptable y sepuede introducir por debajo del nivel fretico.

La cimentacin es la parte estructural del edificio ,encargada de transmitir las cargas al terreno , el cual es elnico elemento que no podemos elegir , por lo que lacimentacin la realizaremos en funcin del mismo . Almismo tiempo este no se encuentra todo a la mismaprofundidad por lo que eso ser otro motivo que nosinfluye en la decisin de la eleccin de la cimentacin

adecuada.

TIPOS DE CIMENTACIN

Cimientos de piedra: Los cimientos de piedra son los apoyos de unaconstruccin. Sirven para cargar el peso de toda una vivienda, repartindolouniformemente en el terreno sobre el que se encuentra construida. Lacimentacin es necesaria en cualquier construccin aunque en el caso deque esta se haga por partes.

Cimientos de mampostera: En zonas donde la piedra es abundante sueleaprovecharse esta como material de cimentacin. Para grandesconstrucciones es necesario efectuar en un laboratorio de ensayo pruebassobre la resistencia de la piedra de que se dispone. Tratndose deconstrucciones sencillas, en la mayora de casos resulta suficiente efectuarla prueba golpeando simplemente la piedra con una maceta y observando elruido que se produce. Si este es hueco y sordo, la piedra es blanda,mientras que si es aguda y metlico, la piedra es dura.

Cimentaciones profundas: este tipo de cimentacin se utiliza cuando setienen circunstancias especiales: -Una construccin determinada extensa en

el rea de sustentar. -Una obra con una carga demasiada grande nopudiendo utilizar ningn sistema de cimentacin especial. -Que terreno al


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ocupar no tenga resistencia o caractersticas necesarias para soportarconstrucciones muy extensas o pesadas.

Cimentaciones superficiales: Son las ya antes mencionadas como lamampostera la de zapatas aisladas tambin la zapata corrida la de concreto

cicopleo y la losa de cimentacin.Las cimentaciones profundas son las siguientes:

Por sustitucin: bsicamente esta cimentacin es material extraexcavacin en el terreno y en el proporcional de la construccin se debeconocer el tipo de estado coincidencia el peso volumtrico de cada una delas capas que se construyen en el terreno a excavar, para que el peso seaperfecto, se deben nivelar con el de la construccin perfectamente conocida.

Por flotacin: esta clase de cimentacin se basa con el principio de

Arqumedes que dice que todo cuerpo sumergido en el liquido experimentaun empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del liquidodesalojado.

Zapatas corridas armadas

En el caso de zapatas armadas es lo mismo, su forma por lo regular estrapezoidal, y varan sus dimensiones de acuerdo a la carga que estasvayan a soportar, van colocadas en todos los ejes donde vayan a ir murosde carga, y en vez de hacer la zapata con piedra y mortero, estas vancoladas con concreto de resistencia mnima de fc=200 kg/cm2, a menos

que sean para muros que no vayan a tener mucha carga, como parabardas, se puede ocupar fc=150 kg/cm2.

FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE CIMENTACIN


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Etapas de la seleccin del tipo de cimentacin.

El tipo de cimentacin ms adecuado para una estructura dada, depende de

varios factores, como su funcin, las cargas que debe soportar, lascondiciones del subsuelo y el costo de la cimentacin comparado con elcosto de la superestructura. Puede ser que sea necesario hacer otrasconsideraciones, pero las anteriores son las principales.

Debido a las relaciones existentes entre estos varios factores, usualmentepueden obtenerse varias soluciones aceptables para cada problema decimentacin. Cuando diferentes ingenieros con su experiencia se ven anteuna situacin dada, pueden llegar a conclusiones algo diferentes. Por lotanto, el criterio juega un papel muy importante en la ingeniera de

cimentaciones. Es de dudar que alguna vez pueda elaborarse unprocedimiento estrictamente cientfico para el proyecto de cimentaciones,aunque los progresos cientficos hayan contribuido mucho alperfeccionamiento de la tcnica.

Cuando un ingeniero experimentado comienza a estudiar una obra nueva,casi instintivamente desecha los tipos ms inadecuados de cimentacin y seconcentra en los ms prometedores. Cuando su eleccin se ha reducido aunas cuantas alternativas que se adaptan bien, a las condiciones delsubsuelo y a la funcin de la estructura, estudia la economa relativa de

estas selecciones, antes de tomar la decisin final.

Al elegir el tipo de cimentacin, el ingeniero debe dar los siguientes 5 pasossucesivos:

1. Obtener cuando menos, informacin aproximada con respecto a lanaturaleza de la superestructura y de las cargas que se van atransmitir a las cimentaciones.

2. Determinar las condiciones del subsuelo en forma general.3. Considerar brevemente cada uno de los tipos acostumbrados de

cimentacin, para juzgar si pueden construirse en las condicionesprevalecientes; si seran capaces, de soportar las cargas necesarias,y si pudieran experimentar asentamientos perjudiciales. En esa etapapreliminar se eliminan los tipos evidentemente inadecuados.

4. Hacer estudios ms detallados y an anteproyectos de lasalternativas ms prometedoras. Para hacer estos estudios puede sernecesario tener informacin adicional con respecto a las cargas y


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condiciones del subsuelo, y generalmente, debern extenderse losuficiente para determinar el tamao aproximado de las zapatas opilas, o la longitud aproximada y nmero de pilotes necesarios.Tambin puede ser necesario hacer estimaciones ms refinadas delos asentamientos, para predecir el comportamiento de la estructura.

5. Preparar una estimacin del costo de cada alternativa viable decimentacin, y elegir el tipo que represente la transaccin msaceptable entre el funcionamiento y el costo.

En los pasos 3 y 4, se requiere el conocimiento del comportamientoprobable de cada tipo de cimentacin para cada tipo de condiciones delsubsuelo. La presentacin de esta informacin es el objeto principal de laParte C.

CIMENTACION POR ZAPATAS


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ZAPATA AISLADA

LOSA CONTINUA


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LOSAS

CIMENTACION PROFUNDA. PILOTES.a) FIRME A MS DE 4-5 m DE PROFUNDIDAD.b) ADECUADOS PARA REDUCIR O LIMITAR ASIENTOS.c) PARA CARGAS MUY FUERTES Y CONCENTRADAS.d) EVITA ASIENTOS E INCREMENTO DE TENSIONES SOBRE EDIFICIOSe) VECINOS.f) PARA NAVES INDUSTRIALES, ALMACENES, GIMNASIOS, ETC. POZOS

Og) PILOTES INTERMEDIOS, MEJORA DEL TERRENO (INYECCIONES,h) VIBROCOMPACTACIN, PRECARGA,ETC.).

PILOTES. SELECCIN DEL TIPO.


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a) NATURALEZA DE LAS DISTINTAS CAPAS Y RESISTENCIA.b) ESPESOR DEL TERRENO Y LONGITUD PREVISIBLE.c) CARGAS A TRANSMITIR.d) NMERO DE PILARES A CIMENTAR (VOLUMEN OBRA).e) CONDICIONANTES ESPECIALES COMO TRABAJO EN ZONA URBANA,f) AGRESIVIDAD DEL TERRENO, FUERZAS HORIZONTALES,

ROZAMIENTOg) NEGATIVO, ETC.h) EN GENERAL PUEDEN EXISTIR VARIOS TIPOS POSIBLES, ENTRE LOS

QUEi) ELEGIR POR RAZONES ECONMICAS, PLAZO, ETC.

PILOTES. SELECCIN DEL TIPO.

a) EVITAR PILOTES FLOTANTES EN ARCILLA. CUANDO FIRME > 30 m,HOR. IN SITU EN

b) VAINA PERDIDA HINCADA.c) EN ARENAS FLOJAS MEJOR HINCADOS Y APISONADOS (TIPO

FRANKI).d) SI EXISTEN GRAVAS GRUESAS O BOLOS, CAPAS CEMENTADAS,

PILOTESe) PERFORADOS DE DIMETRO GRANDE Y GENERALMENTE CON

ENTUBACIN.f) PILOTES IN SITU SIN ENTUBACIN, EN TERRENOS COHESIVOS

COMPACTOS, CONg) POCO AGUA.h) PILOTES BARRENADOS NO ADECUADOS EN TERRENOS DUROS O

CEMENTADOS.i) CAPAS ARTESIANAS DAN PROBLEMAS LOS PILOTES DE

EXTRACCINj) (SIFONAMIENTO).k) PREFERIBLES SIEMPRE PILOTES COLUMNAS. PILOTES HINCADOS

MENOS DE 20 m.

PILOTES HINCADOS


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CLASIFICACION DE PILOTES


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ad de Taludes Diego Siii

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