UNIVERSIDAD ANDINA
“NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”
FACULTAD DE INGENERÍAS Y CIENCIAS PURAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TESIS
ESTUDIO DE PROBLEMAS GEOTÉCNICOS EN LAS
CIMENTACIONES DE VIVIENDAS DE LA
URB. SANTA ADRIANA DE LA
CIUDAD DE JULIACA
PRESENTADA POR:
Bach. I. C.: MARÍA ISABEL LAURA CHIPANA
PARA OPTAR AL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL
JULIACA – PERÚ
2019
DEDICATORIA
Dedico de todo corazón a mis hijos que son la
esperanza del futuro: JESSICA, ROCIO Y NURI
Para mi padre Q.E.P.D, por su apoyo moral .
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por protegerm e, a mi
madre: BASILIA CH.
Mi reconocimiento a todas las autoridades
de la Universidad Andina Nestor C aceres
Velasquez, a mis docentes por sus sabias
enseñanzas.
ÍNDICE
DEDICATORIA. I
AGRADECIMIENTO. II
ÍNDICE. II
RESUMEN. XII
ABSTRACT. XIII
INTRODUCCIÓN. XIV
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE LA INVESTIGACIÓN
Pág.
1.1 Exposición de la situación problemática. ……………………….. 1
1.2 Planteamiento del problema. ………………………………… 1
1.2.1 Problema general. ………………………………………… 1
1.2.2 Problemas específicos. ………………………………… 2
1.3 Justificación de la investigación. ……………………………….... 2
1.3.1 Justificación técnica. ………………………………… 2
1.3.2 Justificación social. ………………………………………… 2
1.3.3 Justificación ambiental. ………………………………… 3
1.4 Objetivos. ………………………………………………………… 3
1.4.1 Objetivo general. ………………………………………… 3
1.4.2 Objetivos específicos. ………………………………… 4
1.5 Hipótesis. ………………………………………………………… 4
1.5.1 Hipótesis general. ………………………………… 4
1.5.2 Hipótesis específicas. ………………………………… 4
1.6 Variables e indicadores. ………………………………………… 5
1.8 Matriz de consistencia. ………………………………………… 5
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
Pág.
2.1 Antecedentes de la investigación. ………………………………… 7
2.1.1 Antecedentes internacionales. ………………………… 7
2.1.2 Antecedente nacional. ………………………………… 10
2.1.3 Antecedentes regionales. ………………………………… 14
2.2 Marco teórico. ………………………………………………… 18
2.2.1 Tipos y definición de cimentaciones. …………………. 18
2.2.2 Clasificación de cimentaciones. …………………………. 18
2.2.3 Asentamiento de cimentaciones. …………………………. 20
2.2.4 Asentamiento en terrenos rellenados. …………………. 21
2.2.5 Asentamiento totales y diferenciales. …………………. 22
2.2.6 Estimación de asentamientos mediante pruebas de
penetración estándar. …………………………………. 23
2.2.7 Estimación de asentamientos durante el período de
construcción. …………………………………………. 24
2.2.8 Tipos de asentamientos en cimentaciones. …………………. 25
2.2.9 Asentamiento inmediato de cimentaciones sobre arcillas
saturadas. ………………………………………………… 27
2.2.10 La deformación de las estructuras de las cimentaciones que
la soportan. ………………………………………………… 28
2.2.12 Determinación de los detalles de la cimentación. ………… 29
2.2.14 Permeabilidad de suelos. ………………………………… 30
2.3.16 Factores que influyen en la permeabilidad de los suelos. … 31
2.2.17 Elementos estructurales humedecidos. ………………… 31
2.2.18 Concecuencias del humedecimiento. ………………… 33
2.2.19 Causas de humedecimiento. ………………………… 34
2.2.20 Elementos de albañilería y acabados humedecidos. … 35
2.2.21 Causas del humedecimiento en las cimentaciones. … 35
2.2.22 Consecuencias del humedecimiento en las construcciones. 36
2.2.24 Excavación de zanjas. ………………………………… 38
2.2.25 Protección de estructuras de cimentación contra el ataque
del suelo y del agua subterránea. ………………………… 39
2.2.27 Ataque de los sulfatos al concreto. ………………………… 39
2.2.28 Análisis de la corrosión de aceros en el concreto de
cimentaciones. ………………………………………... 40
2.2.29 Ataque de sustancias ácidas. ………………………… 42
2.2.30 Protección por el recubrimiento de concreto. ………… 43
2.2.31 Otros medios de protección de la corrosión. ………… 48
2.3 Marco conceptual. ………………………………………………… 54
2.3.1 Permeabilidad de suelos. ………………………………… 54
2.3.2 La humedad en los elementos estructurales. …………. 55
2.3.3 Cimentaciones superficiales. …………………………. 55
2.3.4 Asentamiento de cimentaciones. …………………………. 55
2.3.5 Consolidación del suelo. …………………………………. 55
2.3.6 Capilaridad. …………………………………………………. 56
2.3.8 Nivel freático. …………………………………………. 56
CAPÍTULO III
PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO DE
LA INVESTIGACIÓN
Pág.
3.1 Metodología de la investigación. ………………………………… 57
3.2 Diseño de la investigación. ………………………………………… 57
3.2.1 Enfoque cuantitativo. ………………………………………… 57
3.2.2 Nivel experimental. ………………………………………… 58
3.2.3 Tipo aplicada. ………………………………………………… 58
3.3 Población y muestra. ………………………………………… 58
3.4 Técnicas e instrumentos de la investigación. ………………… 59
3.4.1 Ubicación y tipo de material de construcción de viviendas
seleccionadas con daños estructurales en la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 59
3.4.2 Propiedades físicas y mecánicas de los suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 59
3.4.3 Características geométricas y estructurales de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 62
3.4.4 Capacidad de carga de los suelos de cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca. ………………………………………… 64
3.4.5 Valoración de sustancias químicas contaminantes, contenidas
en suelos y agua en contacto al concreto de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca. ………………………………………… 66
3.4.6 Evaluación de las resistencias en compresión del concreto
en estructuras dañadas de las cimentaciones superficiales
de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca. ……………………………………………..… 70
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Pág.
4.1 Características estructurales de las viviendas seleccionadas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 74
4.1.1 Construcción de cimientos y sobrecimientos corridos en
construcciones de ladrillo en la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca. ………………………………………… 74
4.1.2 Análisis de diseños de cimientos y sobrecimientos corridos
en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………… 75
4.2 Características de ubicación y tipo de material de construcción
de viviendas seleccionadas con daños estructurales en la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 77
4.3 Propiedades físicas y mecánicas de los suelos de cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca. ………………………………………………………… 78
4.4 Inventario de las características geométricas y estructurales de
las cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………………… 83
4.5 Capacidad de carga de los suelos de cimentaciones superficiales
de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. … 85
4.6 Análisis y valoración de sustancias químicas contaminantes,
contenidas en suelos y agua en contacto al concreto de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………………… 88
4.6.1 Análisis y valoración de sustancias químicas contaminantes,
contenidas en el agua en contacto al concreto de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 88
4.6.1.1 Discusión de resultados del análisis de agua de las
cimentaciones de viviendas seleccionadas en a Urb.
Primavera. ………………………………………………… 90
4.6.2 Análisis y valoración de sustancias químicas contaminantes,
contenidas en suelos en contacto al concreto de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 90
4.6.2.1 Discusión de resultados del análisis en el suelo de
las cimentaciones de viviendas seleccionadas en la
Urb. Santa Adriana. ………………………………… 92
4.6.3 Descripción del ataque de cloruros, sulfatos, ácidos y
magnesio al concreto de cimentaciones de viviendas
seleccionadas de la Urb. Primavera. ………………………… 93
4.6.3.1 Ataque por cloruros al concreto. ………………… 93
4.6.3.2 Ataque por sulfatos al concreto. ………………… 94
4.6.3.3 Ataque por ácidos al concreto. ………………… 97
4.7 Inventario y evaluación de las resistencias en compresión del
concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones superficiales
de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. … 100
4.7.1 Análisis de resultados de evaluación de resistencia en
compresión del concreto en estructuras de cimentación
de viviendas seleccionadas de la Urb. Santa Adriana de
la ciudad de Juliaca. ………………………………………… 106
4.7.2 Inventario de daños estructurales en cimentaciones de
viviendas seleccionadas en la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca. ………………………………………… 106
CONCLUSIONES. ………………………………………………… 113
RECOMEDACIONES. ………………………………………………… 114
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ………………………………… 115
ANEXOS. ………………………………………………………………… 117
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Cimentaciones basadas en su forma de trabajo. ………… 19
Figura 2. Cimentaciones basadas por su morfología. ………………… 19
Figura 3. Deformación unitaria. ………………………………………… 21
Figura 4. Asentamiento del terreno. ………………………………… 21
Figura 5. Etapas de dilatación y del asentamiento. …………………. 23
Figura 6. Curva de asentamiento por consolidación durante el periodo
de construcción. ………………………………………… 24
Figura 7. Perfil de un asentamiento y presión de contacto en arcilla. … 25
Figura 8. Asentamiento de cimentación rígida. ………………………… 25
Figura 9. Diagrama de una cimentación circular. ………………………… 27
Figura 10. Diagrama de una cimentación circular. ………………… 27
Figura 11. Diagrama de una cimentación circular. ………………… 28
Figura 12. Fallas de cortantes. ………………………………………… 29
Figura 13. El suelo asciende por arriba de la capa freática. …………. 30
Figura 14. Ascensión capilar del agua en arena seca. ………………… 30
Figura 15. Profundidad de capa activa. ………………………………… 36
Figura 16. Cimentaciones típicas. ………………………………………… 37
Figura 17. Tipos de cimentación superficial. …………………………. 37
Figura 18. Evolución usual del deterioro del acero de refuerzo del
concreto, por efecto de la corrosión …………………………. 45
ÍNDICE DE FORMULAS
Pág.
Fórmula 1 Asentamiento de cimentaciones. ………………………… 20
Fórmula 2 Deformación del estrato de suelo en su estado natural. … 20
Fórmula 3 Deformaciones unitarias. ………………………………… 20
Fórmula 4 Deformación, en centímetros, del estrato en estudio. … 20
Fórmula 5 Coeficiente de comprensibilidad en cm2/Kg. ………… 20
Fórmula 6 Asentamiento elástico de cimentaciones flexible y rígido. 25
Fórmula 7 Esquina de la cimentación flexible. ………………… 26
Fórmula 8 Centro de la cimentación flexible. ………………… 26
Fórmula 9 Asentamiento inmediato promedio para una cimentación
Flexible. ………………………………………………… 26
Fórmula 10 Promedio para una cimentación flexible. ………………… 26
Fórmula 11 Notación usada en la figura esta ecuación. ………… 27
Fórmula 12 Altura capilar de un suelo, se puede estimar hc en
centímetros o mediante. ………………………………… 30
ÍNDICE DE CUADROS
Pág.
Cuadro 1. Espesores mínimos recomendados del recubrimiento de
concreto, en función de las condiciones ambientales de
exposición y de la resistencia a compresión del concreto. … 47
Cuadro 2. Ubicación y material de construcción de viviendas
seleccionadas con daños estructurales en la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 59
Cuadro 3. Resultados del ensayo de contenido de humedad de
suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. …………. 60
Cuadro 4. Resultados del ensayo de análisis granulométrico de
suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. …………. 60
Cuadro 5. Resultados del ensayo de límites de consistencia de suelos
de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 61
Cuadro 6. Resultados del ensayo de clasificación de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 61
Cuadro 7. Resultados del ensayo de densidad seca máxima por
compactación de suelos de cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. 62
Cuadro 8. Viviendas seleccionadas con daños estructurales en la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 63
Cuadro 9. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de
laboratorio “corte directo” en muestras de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 64
Cuadro 10. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible
de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………… 64
Cuadro 11. Características geométricas y mecánicas para el ensayo
de laboratorio “corte directo” en muestras de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 65
Cuadro 12. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible
de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………… 65
Cuadro 13. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 70
Cuadro 14. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 71
Cuadro 15. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 71
Cuadro 16. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias
en compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 72
Cuadro 17. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias
en compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 72
Cuadro 18. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 73
Cuadro 19. Ubicación y material de construcción de viviendas
seleccionadas con daños estructurales en la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 77
Cuadro 20. Resultados del ensayo de contenido de humedad de suelos
de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 78
Cuadro 21. Resultados del ensayo de análisis granulométrico de suelos
de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 79
Cuadro 22. Resultados del ensayo de límites de consistencia de suelos
de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 80
Cuadro 23. Resultados del ensayo de clasificación de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 81
Cuadro 24. Resultados del ensayo de densidad seca máxima por
compactación de suelos de cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. 82
Cuadro 25. Viviendas seleccionadas con daños estructurales en la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………… 84
Cuadro 26. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de
laboratorio “corte directo” en muestras de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 85
Cuadro 27. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible
de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………… 86
Cuadro 28. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de
laboratorio “corte directo” en muestras de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 86
Cuadro 29. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible
de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca. ………… 87
Cuadro 30. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias
en compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 100
Cuadro 31. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 101
Cuadro 32. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 102
Cuadro 33. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 103
Cuadro 34. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 104
Cuadro 35. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca. ………………………… 105
Cuadro 36. Resumen de resistencia en compresión de concreto en
Estructuras. ………………………………………………… 106
RESUMEN
En el tema planteado “Estudio del deterioro estructural de las cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca”, se ha planteado tomado en
consideración los siguientes problemas: las propiedades físicas y mecánicas de los suelos de
cimentaciones de las viviendas de la Urb. Santa Adriana de Juliaca, son bajas lo que origina
como consecuencia el deterioro estructural de las cimentaciones como fisuras, grietas y
asentamientos en las cimentaciones superficiales. Tomando en consideración tal problema
se ha planteado el estudio de enfoque cuantitativo, nivel explicativo y tipo aplicada; con los
objetivos siguientes: determinar las propiedades físicas y mecánicas y la estratigrafía de los
suelos de capacidad de carga de los suelos, estudio de las características geométricas de las
cimentaciones y finalmente establecer el deterioro estructural de las cimentaciones de
viviendas seleccionadas.
Con respecto a la determinación de propiedades físicas y mecánicas de los suelos estos
fueron muy bajas en las quince (15) viviendas seleccionadas; donde el contenido de humedad
natura promedio al ser de 14.04% es muy alto, respecto a al granulometría el coeficiente de
uniformidad promedio de 3.87 es alto, entendiéndose los suelos como de mala gradación;
respecto a los límites de consistencia específicamente en el índice de plasticidad (Ip) alcanzo
e valor promedio de 8.34% entendiéndose de suelos ligeramente plásticos, en la clasificación
SUCS los suelos se ubican como CH y CL que son características de suelos finos que no son
recomendables para cimentaciones; respecto a la densidad seca el valor promedio alcanzo es
de 1.663 gr/cm3 que un valor bajo; lo que puede considerase que los suelos para
cimentaciones de viviendas no son recomendables; seguidamente se determinó la capacidad
de carga en dos lugares, los resultados alcanzados estuvieron en 0.40 kg/cm2 a 0.70 kg/cm2
valores extremadamente bajos que exige de cimentaciones conectadas y/o cimentaciones
combinadas; en esto la situación se agravo más puesto que en el inventario de estructuras de
cimentación la viviendas seleccionadas considero solamente zapatas aisladas, debidamente
de ser zapatas combinadas y/o conectadas; otros aspectos estructurales es el análisis de agua
y suelos a fin de establecer el deterioro del concreto, se ha efectuado al análisis químico
correspondiente donde los resultados muestran la baja resistencia en compresión del
concreto, lo que es atacado significativamente por cloruros, sulfatos, ácidos y magnesio en
cantidades significativas y que daña al concreto de las cimentaciones de viviendas
seleccionadas; para reforzar este aspecto se ha empelado el equipo esclerómetro para
determinar la caída de resistencia en compresión del concreto cuyos resultados fueron de
pérdidas de resistencia en valores u mayores al 25.91%. A raíz de todo ello se ha verificado
a presencia de grietas y fisuras en longitudes y grosores que justifican daños estructurales
considerables.
Palabras Claves: Daños Estructurales, Ataques Químicos, Disminución de Resistencia del
Concreto.
ABSTRACT
In the proposed topic "Study of the structural deterioration of the superficial foundations of
housing in the Santa Adriana urban area of the city of Juliaca", the following problems have
been considered: the physical and mechanical properties of the foundations floors of the
housing in the Santa Adriana de Juliaca urban area, are low, which causes as a consequence
the structural deterioration of the foundations such as fissures, cracks and settlements in the
superficial foundations. Taking into consideration such a problem, the study of quantitative
approach, explanatory level and applied type has been proposed; with the following
objectives: to determine the physical and mechanical properties and the stratigraphy of the
soils of load capacity of the soils, study of the geometrical characteristics of the foundations
and finally establish the structural deterioration of the foundations of selected dwellings.
With regard to the determination of physical and mechanical properties of the soils, these
were very low in the fifteen (15) selected dwellings; where the average natural humidity
content at 14.04% is very high, with respect to the granulometry, the average uniformity
coefficient of 3.87 is high, the soils being understood as badly graded; with respect to the
limits of consistency specifically in the plasticity index (Ip) I reach the average value of
8.34% understanding of slightly plastic soils, in the SUCS classification the soils are located
as CH and CL that are characteristics of fine soils that are not recommended for foundations;
with respect to the dry density, the average value reached is 1,663 gr / cm3 than a low value;
what can be considered that the floors for foundations of houses are not recommended; then
the load capacity was determined in two places, the results reached were in 0.40 kg / cm2 to
0.70 kg / cm2 extremely low values which requires connected foundations and / or combined
foundations; In this situation, the situation became more serious because in the inventory of
foundation structures, the selected houses considered only isolated footings, duly of being
combined and / or connected footings; other structural aspects is the analysis of water and
soils in order to establish the deterioration of the concrete, the corresponding chemical
analysis has been carried out where the results show the low compressive strength of the
concrete, which is significantly attacked by chlorides, sulphates, acids and magnesium in
significant quantities and that damages the concrete of the foundations of selected homes;
To reinforce this aspect, the sclerometer equipment has been used to determine the drop in
compressive strength of the concrete whose results were resistance losses in values u greater
than 25.91%. As a result of all this has been verified the presence of cracks and fissures in
lengths and thicknesses that justify considerable structural damage.
Key Words: Structural Damage, Chemical Attacks, Decrease in Concrete Resistance.
INTRODUCCIÓN
El deterioro estructural de las cimentaciones superficiales de viviendas se debe a diversas
causas; en el caso del desarrollo del presente trabajo está la baja capacidad de carga del
suelo, los bajos valores de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos, el ataque
químico de sustancias como cloruros, sulfatos, ácidos y magnesio encontrados en los
suelos, acción que ha disminuido la resistencia en compresión del concreto en las
cimentaciones. La capacidad de carga de los suelos de cimentaciones de viviendas, es lo
más importante de conocerlo al inicio del diseño de la construcción, lo que también debe
de compatibilizarse con el tipo de cimentación a considerar; en el caso de bajas capacidades
de carga como por ejemplo de 1.00 kg/cm2 o menores, corresponde a un adecuado tipo de
cimentación que puede ser zapatas combinadas y/o zapatas conectadas, mas no zapatas
asiladas como se ha verificado en las viviendas seleccionadas de la Urb. Santa Adriana de
la ciudad de Juliaca; luego en el caso de los suelos y agua contaminado con sustancias
químicas en las cimentaciones, estos pueden afectar la resistencia en compresión del
concreto sobre todo cuando se tiene la presencia de cloruros, sulfatos, ácidos y magnesio;
que son sustancias destructoras del concreto; en la actualidad esto puede controlarse con
una diversidad de materiales de construcción existente. El componente de los suelos de
cimentación es el que más y mejor evaluación requiere, puesto que los componentes
estructurales de una vivienda deben dar respuesta a las características de los suelos; otro de
los aspectos importantes es la presencia permanente de asistencia técnica en todo momento
de la construcción y el control de calidad correspondiente; en esto muchos de los
propietarios de viviendas en estudio adolecen de tal asistencia técnica, por lo que es
necesario es necesario que el estado pueda asistir en estos casos por medio de las
municipalidades y/o el ministerio de vivienda y construcción.
Finalmente se manifiesta que en las áreas de rellenos a suelos para construcción de
viviendas sobre ellos, se debe de efectuar con materiales debidamente seleccionados y
compactados adecuadamente.
1
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 Exposición de la situación problemática.
La Urb. Santa Adriana, se ubica en una zona periférica de la ciudad de Juliaca; actualmente
se viene efectuando construcciones de viviendas, sin tener definido sus servicios públicos
como el sistema de agua potable y sistema de desagüe; pistas y pavimentos. Por otro lado, la
mayoría de viviendas se ha efectuado sin la debida asistencia técnica, lo que ha generado
que se originen problemas geotécnicos; estos problemas geotécnicos que tienen como
casusas el estancamiento de aguas superficiales por otro lado la poca profundidad de la napa
freática, entre otros, las cimentaciones de viviendas han sido afectados por estos problemas
geotécnicos, los que se manifiesta en asentamiento de cimentaciones, grietas y fisuras en las
estructuras de concreto de las cimentaciones; el desarrollo del trabajo permitirá conocer las
casusa de la presencia de los problemas geotécnicos para después platear su corrección y/o
mitigación.
Los problemas geotécnicos que se han generado se agravan más al tener la ciudad de Juliaca
una topografía extremadamente plana, dificultad que impide el normal funcionamiento de
las instalaciones públicas como son el drenaje de aguas pluviales, como el funcionamiento
de los sistemas de desagüe.
1.2 Planteamiento del problema
1.2.1 Pregunta general.
¿Cuáles son las causas del deterioro estructural que se registra en las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca?
2
1.2.2 Preguntas específicos.
1. ¿Cómo son las propiedades físicas y mecánicas y su estratigrafía de suelos de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca?
2. ¿Cuál es la capacidad de carga de suelos para cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca?
3. ¿Cómo son las características geométricas de las cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca?
4. ¿Cuáles son las causas del deterioro estructural de las cimentaciones superficiales
de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca?
1.3 Justificación de la investigación.
1.3.1 Justificación técnica.
La Urb. Santa Adriana es una de las primeras en la ciudad de Juliaca, sus propietarios en
su mayoría son de condición económica limitada, la mayoría de viviendas se han
efectuado por la modalidad de auto construcción. A la fecha un buen número de viviendas
tienen serios problemas en sus estructuras sobre todo en las cimentaciones dónde se
aprecian asentamientos significativos y la aparición de grietas y fisuras. Estos
inconvenientes se han generado por la presencia de problemas geotécnicas como es los
suelos de cimentaciones tienen una baja capacidad de carga, las aguas subterráneas se
encuentran a poca profundidad, el diseño de cimentación no es las adecuadas en el sentido
estructural; por tanto, el desarrollo del presente trabajo alcanza la importancia para para
un trabajo de investigación.
1.3.2 Justificación social.
Contar con una vivienda bien construida, debe ser objetivo fundamental de los
pobladores, con tendencia a progreso y superación. Pues bien, se tiene que definir; que
constituye una buena vivienda. Esta debe poseer las características de brindar seguridad,
ante todo, con un apropiado estudio de suelos, un buen proceso constructivo y la asistencia
técnica de un profesional. Estas condiciones pueden cumplirse de varias formas,
3
considerando que no todas las viviendas exigen una cimentación costosa. El elemento
más importante de una edificación, es sin duda la cimentación, sin embargo, a menudo
sucede que los pobladores de la zona periférica de la ciudad de Juliaca le restan su debida
importancia, sobre todo en las cimentaciones que pueden ser atacadas por el agua y
rellenos contaminados que disminuyen la durabilidad del concreto colocado en las
cimentaciones superficiales de las edificaciones. Este aspecto social se genera debido a
que los propietarios de viviendas son de condición económica limitada; existe falta de
recursos económicos para la atención técnica que debe tener la construcción de viviendas;
en esta parte debe de haber una asistencia técnica social por parte del estado, vía
Municipalidad Provincial de San Román y/o el ministerio de vivienda y construcción.
1.3.3 Justificación ambiental.
Uno de los problemas característicos de las construcciones de la zona periférica de la
ciudad de Juliaca; es la construcción informal, ya que quienes son los propietarios de estas
viviendas son personas que provienen del medio rural en su mayoría y carecen de medios
económicos, aspecto que obliga a estas personas a tomar los servicios un maestro de obra
empírico, que en muchos de los casos percibe una remuneración que está por debajo del
mercado laboral, limitando de esa manera la Asistencia Técnica de un profesional. El otro
grupo característico de esta población lo integran personas de clase media, quienes
también incurren en el error del caso anterior, esta problemática se puede atribuir a la falta
de conciencia del poblador y control por parte de las autoridades del ramo; en este caso
cae la responsabilidad al Municipio local, ente que debe velar por el desarrollo ordenado
de la ciudad. La construcción de viviendas se afecta por ejemplo sin tomar en cuenta las
características geométricas de sus vías públicos como es el sistema de agua potable y
desagüe, por lo que muchas viviendas aparecen con niveles de pesos terminados por
debajo de los niveles públicos, por lo que se tiene deficiencias en el funcionamiento de
los servicios domiciliarios que generan la alteración negativa de muchos compontes del
medio ambiente como en suelos, agua y aire fundamentalmente.
1.4 Objetivos.
1.4.1 Objetivo general.
Estudiar las causas del deterioro estructural que se registra en las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
4
1.4.2 Objetivos específicos.
1. Determinar las propiedades físicas y mecánicas y su estratigrafía de suelos de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca.
2. Determinar la capacidad de carga de suelos para cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
3. Registrar las características geométricas de las cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
4. Establecer las causas del deterioro estructural de las cimentaciones superficiales
de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
1.5 Hipótesis.
1.5.1 Hipótesis general.
El deterioro estructural que se registra en las cimentaciones superficiales de viviendas de
la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca se debe a una deficiente consideración de
suelo – estructura en su diseño.
1.5.2 Hipótesis específicas.
1. Las propiedades físicas, mecánicas y estratigráficas tienen incidencia en el
deterioro estructural de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
2. La capacidad de carga baja de suelos para cimentaciones tiene incidencia en el
deterioro estructural de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
3. Las características geométricas como largo, ancho, peralte, entre otro deficiente
tiene incidencia en el deterioro estructural de cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
5
4. El conocimiento de causas del deterioro estructural de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana permite su corrección en
futuros diseños de cimentaciones.
1.6 Variables e Indicadores.
Variable Independiente : Cimentación de viviendas.
Indicadores :
Características de suelos en cimentaciones de vivienda.
Características estratigráficas de suelos en cimentación de viviendas.
Capacidad portante de suelos en cimentación de viviendas.
Variable Dependiente : Problemas geotécnicos.
Indicadores :
Asentamientos.
Grietas y fisuras.
Deterioro del concreto de cimentaciones.
1.7 Matriz de consistencia.
6
Matriz de Consistencia
Tema : Estudio de problemas geotécnicos en las cimentaciones de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Ejecutora : Bach. I. C: María Isabel Laura Chipana
Fecha : Abril, 2019.
Problema Objetivos Hipótesis Variables Indicadores Indices Instrumentos De
Medición
Pregunta general.
¿Cuáles son las causas del deterioro estructural que se registra en las
cimentaciones superficiales de viviendas
de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca?
Preguntas específicas.
1. ¿Cómo son las propiedades físicas y mecánicas y su estratigrafía de
suelos de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca?
2. ¿Cuál es la capacidad de carga de
suelos para cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca?
3. ¿Cómo son las características
geométricas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca?
4. ¿Cuáles son las causas del deterioro
estructural de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca?
Objetivo general.
Estudiar las causas del deterioro estructural que se registra en las
cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de
la ciudad de Juliaca.
Objetivos específicos.
1. Determinar las propiedades físicas y mecánicas y su
estratigrafía de suelos de las
cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
2. Determinar la capacidad de carga
de suelos para cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca.
3. Registrar las características
geométricas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca.
4. Establecer las causas del deterioro
estructural de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca.
Hipótesis general.
El deterioro estructural que se registra en las cimentaciones superficiales de viviendas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca se
debe a una deficiente consideración de suelo –
estructura en su diseño.
Hipótesis específicas.
1. Las propiedades físicas, mecánicas y estratigráficas tienen incidencia en el
deterioro estructural de cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
2. La capacidad de carga baja de suelos para
cimentaciones tiene incidencia en el
deterioro estructural de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
3. Las características geométricas como
largo, ancho, peralte, entre otro deficiente
tiene incidencia en el deterioro estructural
de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca.
4. El conocimiento de causas del deterioro
estructural de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana permite su corrección en futuros
diseños de cimentaciones.
Variable
independiente.
Cimentación de
viviendas.
Características de suelos en
cimentaciones de
vivienda.
Características estratigráficas de suelos
en cimentación de
viviendas.
Capacidad portante de
suelos en cimentación
de viviendas.
Contenido de humedad.
Granulometría.
Clasificación.
Densidad.
Clase suelos.
Estratos.
Capacidad adm.
% humedad.
CU, Cc.
SUCS, AASHTO.
gr/cm3.
SUCS, AASHTO.
Altura.
Kg/cm2.
Variable dependiente:
Problemas geotécnicos.
Asentamientos.
Grietas y fisuras.
Deterioro del concreto de cimentaciones.
Diferencial.
Longitud.
Grosor.
Dirección.
Resistencia C°.
Deterioro de resistencia.
Inventario.
Inventario.
Inventario.
Inventario.
Kg/cm2.
Disminución
Kg/cm2.
7
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
2.1 Antecedentes de la investigación.
2.1.1 Antecedentes internacionales.
Primer antecedente internacional.
Riquetti, J. P. (2010), en su trabajo de tesis: “Dimensionamiento Geotécnico De
Cimentaciones Superficiales En Las Unidades Geotécnicas De La Ciudad De Cuenca”.
Para optar el título profesional de ingeniero civil, en la Escuela Profesional de
Ingeniera Civil de la Universidad de la cuenca, en sus conclusiones manifiesta:
El desarrollo de la investigación permitió validar la Hipótesis de partida en
todas sus partes, al ser caracterizados los suelos de la región objeto de estudio
en cuatro Unidades Geotécnicas, sobre las que se aplicó la condición límite de
diseño rígido por la ecuación que quedó expresada en su redacción.
A partir de la base de datos suministrada por el Laboratorio de Suelos R & R
ha sido posible establecer cuatro Unidades Geotécnicas (A, B, C y D), cada
una con características geotécnicas similares. Las propiedades geotécnicas
que las caracterizan están sólidamente sustentadas por la aplicación de
modelos estadísticos referidos en el Capítulo 1 del documento, quedando
verificado así el cumplimiento del primer objetivo de la Tesis.
El Anexo 5 recoge 36 Ábacos que permiten dimensionar geotécnicamente las
cimentaciones superficiales de forma directa según el Criterio de Estabilidad
por fallo en la base. Los criterios que sirvieron de fundamento para la
elaboración de estos Ábacos, así como el procedimiento para su empleo se
explican en el Capítulo 3 del documento, pudiéndose comprobar lo sencillo
8
que resulta el dimensionamiento de un cimiento aislado cuando se cuenta con
esta ayuda gráfica, sin ceder en la precisión de los laboriosos procedimientos
analíticos a los que están acostumbrados los proyectistas civiles cuando
procuran esta información. De esta manera se dio cumplimiento al segundo
objetivo de la investigación.
Cuando alguna situación particular no quede cubierta con los Ábacos que se
incluyen en el documento, se debe generar otro Ábaco modificando los
datos de entrada de la nueva situación, utilizando una hoja electrónica de
EXCEL.
Los ejemplos que se incluyen en el Trabajo explican los procedimientos a
seguir durante el diseño de Cimentaciones Superficiales mediante los Ábacos,
para determinar directamente, a partir de la rectangularidad que se fije,
el ancho menor de la cimentación que garantiza el cumplimiento del Criterio
de Estabilidad por fallo en la base. Además, se expone el método para la
comprobación del cumplimiento de los restantes Criterios de Estabilidad
(vuelco y deslizamiento), así como del Criterio de Deformación, con lo cual
se satisface la pretensión del tercer objetivo de la Tesis. (Riquetti 2010, pág.
135).
Segundo antecedente internacional.
Velázquez, A. (2003), en su trabajo de tesis: “Reforzamiento Y Recimentacion De
Viviendas Ubicadas En Zonas De Alto Riesgo Dentro De La Delegación
Iztapalapa”, Para optar el título profesional de ingeniero constructor, en el Instituto
Tecnológico De La Construcción, en sus conclusiones manifiesta:
La vivienda es una necesidad básica cuya satisfacción condicionada a la
alimentación, la salud, y la educación. Es un elemento clave del desarrollo
social y por tanto un derecho social de todos los mexicanos.
La Política de Vivienda toma en cuenta el hábitat natural y social donde
aquélla se constituya en hogar, procurando que el esfuerzo conjunto de
sociedad y gobierno se cristalicen.
En la actualidad nuestro país padece un déficit de vivienda que se explica, en
el caso de la ciudad de México, por lo siguiente; la especulación territorial
migración del campo a la ciudad y la mata distribución del ingreso. En lo
9
tocante a las áreas rurales el déficit obedece a: bajos ingresos, migración social
y dispersión social, situación que se agudizo con la crisis.
Asimismo, el déficit habitacional, el crecimiento de la población, la restricción
y el financiamiento de la vivienda por parte del estado, el alza de precios de los
bienes, el aumento en el costo del alquiler de la vivienda, el precio de los
materiales de construcción y la falta de recursos económicos de los
trabajadores (deterioro salarial) para obtener vivienda, provocaron que el
acceso a ésta sea cada día más difícil.
Las empresas Inmobiliarias, con capitales cada vez más concentrados, destinan
sus inversiones hacia la construcción de condominios de lujo y
fraccionamientos residenciales para la burguesía o la Alta-Pequeña burguesía.
Para comprender el problema de la demanda de vivienda se debe destacar que
en 1986 el programa nacional para el desarrollo de la vivienda programo 307
mil a, 269, 127 unidades y por el aumento de costos se terminaron solo 233,348
unidades y que comparado con el déficit de vivienda que en 1979 era de 5.5
millones (dato de la PROFECO), no cubren la demanda anterior y mucho
menos la actual ya que el ritmo de construcción fue sumamente bajo para 1992.
Ante las necesidades actuales el Estado cambio su esquema (como muchos
otros). Y si bien es cierto que aún sobreviven Organismos Estatales de
financiamiento como INFONAVIT, FOVISSTE, FONHAPO, FIVIDESU, etc.
Son tantos los requisitos y trámites que exigen para obtener vivienda, así como
el escaso crédito que otorga; que ha hecho por un lado inaccesible la obtención
de vivienda, y por el otro cubrir los requisitos. A demás, la política de
privatización económica adoptada es consecuencia en este renglón. Hoy se ha
dejado a los bancos el otorgamiento de crédito para la vivienda; como ejemplo
de esto:
En 1983 la industria de la construcción disminuyo en 18 % del PIB
(Producto Interno Bruto), como reflejo de la caída en la inversión
privada y pública.
El precio de los materiales para la construcción creció en promedio de
89% mientras que la inflación promedio fue de 80.2 por ciento.
Los organismos encargados de construir y otorgar financiamientos para
la vivienda canalizaron sus programas a la población que mantiene
relaciones formales de trabajo.
10
Durante 1986 2 millones de familias carecían de vivienda; 6.8 millones
se encontraban hacinadas; se necesitaban reponer 2,9 millones de casas;
ocho millones tenían deterioro parcial; 6.4 millones no contaban con
toma de agua 5.3 millones carecían de drenaje, y 2.1 millones de
instalaciones eléctricas y Para 1990 las viviendas presentaban las
mismas carencias y en la actualidad él hecho demuestra que un 65 %
de las viviendas del país hayan sido autoconstruidas. (Velásquez 2003,
pág. 185)
2.1.2 Antecedentes nacionales.
Primer antecedente nacional.
Teniente, A. J. (2016), en su trabajo de tesis: “Análisis Comparativo En La
Determinación De La Capacidad Admisible Por Los Métodos De Terzagui Y
Meyerhof, Para El Diseño De Cimentaciones Superficiales Según Las Características
Del Suelo De Inquilpata Del Distrito Deanta”, Para optar el título profesional de
ingeniero civil, en la Escuela Profesional de Ingeniera Civil de la Universidad Andina
del Cusco, en su conclusiones manifiesta:
Se logró demostrar la Hipótesis general que indica: “La capacidad admisible
obtenida por el método de Terzagui brinda mayor seguridad estructural que la
del método de Meyerhof, en el diseño de cimentaciones superficiales, según
las características del suelo de Inquilpata del distrito de Anta.”. Dando como
resultados que el método de Terzagui si nos brinda mayor seguridad estructural
que el método de Meyerhof en el diseño de cimentaciones superficiales según
las características del suelo de Inquilpata del distrito de Anta. Según lo
demostrado en la tabla N° 106 de resultados, se observa que los valores
hallados por Terzagui son menores a los hallados por Meyerhof, esto implicara
que se tomaran mayores medidas de seguridad estructural para el diseño de
cualquier edificación sobre cualquier suelo.
Con el objetivo específico N° 1: “Determinar la capacidad de carga ultima del
suelo de Inquilpata del distrito de Anta por los métodos Terzagui y Meyerhof
según las características del suelo, para el diseño de cimentaciones
superficiales”, no se logró demostrar la hipótesis específica N° 1, que al texto
dice: “ La capacidad de carga última obtenida por el método de Terzagui es
más alta que la capacidad de carga ultima obtenida método de Meyerhof,
11
según las características del suelo de Inquilpata del distrito de Anta”. La
tabla de resultados N° 102, N° 103, N° 104 Y N° 105, nos indica que la
cargas ultimas obtenidas por el método de Terzagui no son mayores que las
obtenidas por el método de Meyerhof, esto se debe a los parámetros obtenidos
de cada punto de estudio y tomando también en cuenta sus rupturas a corte del
suelo.
Con el objetivo específico N° 2: “Determinar la capacidad admisible del
suelo de Inquilpata del distrito de Anta por los métodos Terzagui y Meyerhof
según sus características del suelo, en el diseño de cimentaciones
superficiales”, se logró demostrar la hipótesis específica N° 2, que al texto
dice: “El método de Terzagui es más conservador que el método de Meyerhof,
en la determinación de la capacidad admisible en el diseño de cimentaciones
superficiales, según las características del suelo de Inquilpata del distrito de
Anta”. Si es correcta la afirmación el método de Terzagui es más conservador
que Meyerhof en la determinación de la capacidad admisible en el diseño de
cimentaciones superficiales, según las características del suelo de Inquilpata
del distrito de Anta según la tabla N° 106, se demuestra que los valores
hallados por Terzagui son menores que los hallados por Meyerhof, y por
tanto concluimos que es más conservador debido a que se tendrá mayores
consideraciones sobre estas para diseñar cimentaciones superficiales.
Con el objetivo específico N° 3: “Determinar en cuanto influyen la
clasificación de los distintos suelos de Inquilpata del distrito de Anta en la
determinación de la capacidad admisible por los métodos Terzagui y
Meyerhof, para el diseño de cimentaciones superficiales.”, se logró demostrar
la hipótesis específica N° 3, que al texto dice: “El valor de la capacidad
admisible por los métodos Terzagui y Meyerhof, varían según su
clasificaciones de los distintos suelos de Inquilpata del distrito de Anta.”.
Se afirma que en los suelos granulares se tienen mayor capacidad admisible,
en cambio en los suelos finos la capacidad admisible es menor como se
demuestra en las tablas N° 54, N° 55, N° 56 Y N° 57.
Con el objetivo específico N° 4: “Evaluar cómo influye la localización
geográfica de la zona de Inquilpata del distrito de Anta, en la determinación
de la capacidad admisible por los métodos Terzagui y Meyerhof, en el diseño
de cimentaciones superficiales”, se logró demostrar la hipótesis específica N°
12
4, que al texto dice: “La localización geográfica de cada zona hace que exista
una variabilidad en la determinación de la capacidad admisible por los métodos
Terzagui y Meyerhof, en el diseño de cimentaciones superficiales”. Si se
demostró que la localización geográfica hace que exista variación en el cálculo
de la capacidad admisible, dado que en las calicatas estudiadas 1, 3, 4 y 5 los
valores hallados de capacidad admisible son mayores que los que se obtuvieron
en las calicatas 2 y 6, esto se debe a que las localizaciones de cada una de ellas
se encuentran dispersas en la zona estudiada.
Con el objetivo específico N° 5: “Determinar el valor numérico del factor de
seguridad para la determinación de la capacidad admisible en el diseño de
cimentaciones superficiales, por los métodos Terzagui y Meyerhof, según las
características del suelo de Inquilpata del distrito de Anta”, no se logró
demostrar la hipótesis específica N° 5, que al texto dice: “Los valores
numéricos del factor de seguridad del método de Terzagui son mayores a la
del método de Meyerhof, para la determinación de la capacidad admisible, en
el diseño de cimentaciones superficiales según las características del suelo de
Inquilpata del distrito de Anta”. Esto debido a que el cálculo del valor
numérico del factor de seguridad es complejo y dependiente de factores
internos y externos, para fines de estudio en la presente tesis se trabajó con un
factor de seguridad de 3 para todos los casos. (Teniente 2016, pág. 144)
Segundo antecedente nacional.
Laura, S. (2016), en su trabajo de tesis: “Evaluación De La Capacidad Predictiva De
Los Métodos De Estimación Del Comportamiento Mecánico De Los Suelos Lacustres
De La Bahía De Puno, Para Cimentaciones Superficiales”, Para optar el título
profesional de ingeniero civil, en la Escuela Profesional de Ingeniera Civil de la
Universidad nacional del altiplano, en sus conclusiones manifiesta:
De la evaluación teórica de los métodos, del criterio de resistencia, se concluye
que la capacidad de carga admisible tiene valores altos diferentes,
influenciados por los factores de corrección de forma, profundidad e
inclinación de cada método, para zapatas de pequeñas dimensiones (< 1.50m)
reduciéndose hasta aproximadamente dimensiones de 10 m, luego de esto
aumentan con diferente intensidad. No debe olvidarse que esta reducción no
debe ser considerada alarmante, debido a que en los cálculos se habla de
13
esfuerzos que traducidos a Cargas (fuerza) aumentan con las dimensiones de
la zapata.
El análisis de los resultados obtenidos teóricamente con los métodos de
estimación del comportamiento mecánico de los suelos arcillosos, como los
suelos lacustres de la bahía de Puno, y los obtenidos a raíz de pruebas de campo
con zapatas reales, nos muestra que para suelos finos la capacidad portante
admisible del suelo no puede estar sujeta al análisis por resistencia del suelo,
sino que el criterio predominante para ese fin es el que considera la
deformación máxima permitida para el suelo, para tal caso el método
tradicional más confiable es el método edométrico (consolidación
unidimensional). Sin embargo, si sólo se realizan estimaciones de la capacidad
portante del suelo por el criterio de resistencia, se puede considerar confiables
los métodos de Terzaghi, para zapatas de dimensiones menores o iguales
a 2.00 m, y el método de Meyerhof reduciendo, en ambos casos, las
estimaciones hasta en un 30% del valor calculado. No debe olvidarse que para
dimensiones mayores (B > 3.00 m) todos los métodos parecen ser aplicables
debido a que sus estimaciones parecen converger, a excepción del método de
Terzaghi. De este modo podemos tener mayor confianza en calcular la
capacidad portante por los métodos aquí indicados, bajo las condiciones
indicadas.
Se determinaron las cargas permisibles y, por tanto, el número de pisos que
puede tener una edificación a construirse en la zona: 1 piso para edificaciones
soportadas por zapatas cuadradas de 1.00 m, y hasta 2 pisos para las soportadas
por zapatas de 1.50 m. Aunque ésta es una aproximación, y los cálculos a
realizarse dependen de diversos factores, particulares de cada proyecto, este
análisis proporciona un mayor grado de confiabilidad si se aplican los métodos
aquí consideramos como más confiables.
Debido al reducido número de datos conseguidos, no se propone un método de
cálculo tanto de la capacidad portante como de los asentamientos para los
suelos lacustres de la bahía de Puno, sin embargo, se propone considerar el
conjunto de métodos conformados por:
Método de Terzaghi y Meyerhof, para zapatas hasta de 2.00 m, con una
reducción del valor calculado hasta en 30%.
14
Métodos de Meyerhof, Hansen, y Vesi, para zapatas de dimensiones
mayores a 3.00 m, considerando una reducción mayor.
Método edométrico, para cálculo de asentamientos del suelo y por tanto
capacidad portante admisible en suelos de la bahía de Puno.
La determinación de la capacidad portante de los suelos debe realizarse
teniendo información previa a cerca de la distribución de puntos de apoyo y
cargas que la estructura necesita que el suelo soporte, y algunas posibles
condiciones especiales. No debe aplicarse a ciegas una capacidad portante
recomendada en un estudio de suelos, debiendo verificarse que ésta se haya
determinado para las condiciones y dimensiones que serán utilizados para su
ejecución.
Debido a que esta tesis en un primer intento por poner a prueba los métodos
disponibles para cálculo de capacidad portante por resistencia y
deformabilidad, se concluye que tanto el estudio de la bibliografía disponible
original y las pruebas de campo son muy recomendables para tener un mejor
criterio para la hora de decidir cómo realizar un estudio geotécnico, qué
métodos usar para los cálculos y cómo utilizar los resultados de esos cálculos.
(Laura 2016, pág. 115)
2.1.1 Antecedentes regionales.
Primer antecedente regional.
Portillo, R. W. (2015), en su trabajo de tesis: “Evaluación De Viviendas Sometidas A
Humedad Permanente Y Propuesta Para El Control Y Reparación En La Ciudad De
Huancané”, Para optar el título profesional de ingeniero civil, en la Escuela Profesional
de Ingeniera Civil de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez, en sus
conclusiones manifiesta:
Las construcciones en la Región Puno, específicamente en la ciudad de
Huancané, tienen entre sus causas frecuentes de la presencia de humedad en:
Humedad de lluvia en un 30%, Humedad accidental en un 20%, y Humedad
del sub suelo en un 50%, estas cantidades están referidas a las 30 unidades
seleccionadas para el estudio y desarrollo del presente trabajo.
Los daños originados por la presencia de humedad dañina, que se ha contratado
en las 30 viviendas en estudio de la ciudad de Huancané son: eflorescencia en
15
un 23%, Hongos y mohos en un 30% y daños en elemento estructural en un
47%.
La presencia de humedad que han ocasionado daños en las viviendas
seleccionadas de la ciudad de Huancané y que pueden ser recuperadas con
soluciones preventivas son: no construir en un13%, con uso de láminas y/o
membranas impermeables en un 30%, y con sustancias impermeables en un
57%, de las 30 viviendas seleccionadas.
La presencia de humedad que ha ocasionado daño en las viviendas
seleccionadas de la ciudad de Huancané y que pueden ser recuperadas con
soluciones correctivas son: con drenaje en un 30%, con juntas impermeables
en un 27% y con filtros en un 43% de las 30 viviendas seleccionadas.
Se ha podido constatar que el agua subterránea también ocasiona daños por
humedad por el fenómeno de ascensión capilar lo que representa un 50% de
las 30 viviendas seleccionadas para lo que puede emplearse materiales de
protección como: pinturas y sellantes, impregnantes, obturadores y
revestimientos que son materiales que se comercializan como protectores de
las cimentaciones de concreto armado. (Portillo 2015, pág. 127)
Segundo antecedente regional.
Pancca, E. R. (2016), en su trabajo de tesis: “Evaluación De La Problemática Del
Comportamiento De La Cimentación De Viviendas De La Urbanización Satélite De
La Ciudad De Juliaca”, Para optar el título profesional de ingeniero civil, en la Escuela
Profesional de Ingeniera Civil de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez,
en sus conclusiones manifiesta:
Las viviendas de la Urb. Satélite, tiene como sus propietarios a personas de
bajos recursos económicos, por lo que las construcciones en su mayoría se
efectuaron por la modalidad de autoconstrucción, sin asistencia técnica, por lo
que el comportamiento de las cimentaciones, son deficientes y se encuentran
en significativo deterioro.
Las características de los suelos de cimentaciones determinada por los ensayos
de suelos en laboratorio indican que; en su granulometría no es posible
determinar el coeficiente de uniformidad, (Cu), coeficiente de curvatura (Cc);
respecto a los límites de consistencia son no plásticos (NP) y en otros casos sus
16
valores son altos como 10.62% hasta 12.33%; en cuanto a la clasificación de
suelos SUCS esta como CL y SM; respecto a la capacidad de carga admisible
esta entre 0.65 kg/cm2 a 0.80 kg/cm2; lo que en conclusión hace entender que
son suelos que requiere cimentaciones de zapatas combinadas y/o conectadas ;
mas no zapatas aisladas.
Las cimentaciones de viviendas al estar en contacto con la humedad de las
aguas subterráneas que, de acuerdo a los análisis químicos efectuados, al igual
los suelo, indican que la cimentación química por sulfatos y cloruros es
significativa, es así como en el caso de cloruros en el agua sobrepasa a los 6000
mg/L y en caso de suelos mayores 10000 mg/L y del mismo modo en los
suelos.
Se ha llegado a la conclusión que el agua y suelos en cimentaciones de
viviendas en la Urb. Satélite están bien contaminados químicamente sobre todo
por sustancias de cloruros y sulfatos, es posible la protección de las estructuras
de cimentaciones de concreto, con tecnologías que se comercializan en todo
lugar como son aditivos y membranas impermeables de diferentes tipos.
Se ha verificado en zapatas y columnas, grietas y fisuras que se han originado
por asentamientos de las cimentaciones, debido a que las dimensiones
geométricas fueron menores en las zapatas aisladas que se han utilizado.
(Pancca 2016, pág. 135)
Tercer antecedente regional.
Cruz, N. A. (2016), en su trabajo de tesis: “Análisis Geotécnico Y Propuesta De
Cimentaciones Sobre Rellenos En La Zona Nor – Oeste De La Ciudad De Juliaca”, Para
Optar El Magister En Geotecnia Y Transportes Como Ingeniero Civil, en la Escuela
de posgrado de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez, en sus conclusiones
manifiesta:
Las construcciones de viviendas en la urbanización residencial Villa
Médica, se efectúo sobre terrenos, que tienen carácter de humedales, que no
son recomendables; por otro lado, los suelos naturales son de capacidad
portante muy baja, el relleno no ha sido controlado ni cumple con las
características mecánicas, por lo que se originó daños estructurales.
La estructura de cimentación construida para las viviendas en general de
17
la urbanización Villa Médica, son de zapatas aisladas 1.00 x 1.00 mt., con
cuatro aceros de ½” en cada columna, y con capacidad de carga admisible de
0.12 kg/cm2 a 0.48 kg/cm2; debió de considerarse por lo menos zapatas
combinadas y/o conectadas, como indican los planos y verificación IN SITU.
Los suelos encontrados como relleno, sobre los que se ha construido
las viviendas(efectuando los ensayos de suelos), tienen una granulometría
sin diámetro efectivo (D10), por lo que no se puede determinar ni el
coeficiente de curvatura (Cc) ni el coeficiente de uniformidad (Cu); en lo
que respecta a los límites de consistencia, como el índice de plasticidad (Ip)
son mayores a 9.24%, siendo valores muy altos; respecto a la clasificación
son suelos SC, CH y CL; por otro lado el grado de compactación son muy
bajas.
Efectuado el análisis físico - químico del agua y del suelo natural donde se
ha efectuado la cimentación, muestra que está químicamente muy
contaminado que dañarán significativamente al concreto y aceros de la
cimentaciones de las viviendas construidas; ya que en el agua se tiene sulfato
(SO4) en cantidades mayores a 10000 mg/L y cloruros superiores mayores a
6000 mg/L, un PH superior a 7 y en el suelo; de la misma forma en sulfatos
se tiene valores mayores a 10000 mg/L y en cloruros se tiene valores
mayores a 400 mg/L; por lo tanto en el agua como en los suelos; sustancias
en cantidades son muy dañinas para el l concreto y aceros en estructuras de
concreto armado, ya que estos superan los valores máximo permisibles.
Efectuado la evaluación visual de las grietas y fisuras mediante mediciones
en las estructuras de las cimentaciones construidas, estas corresponden a
asentamientos diferenciales, debido a rellenos mal compactados, al mal
diseño, y a la mínima capacidad de carga admisible de suelos en la cota de
cimentación. (Cruz 2016, pág. 132).
2.2 Marco teórico.
2.2.1 Tipos y definición de cimentaciones.
las cimentaciones en una estructura se definen como aquella parte de la casa que ésta
en beso directo con el ambiente que trasmite la contribución de la regla al firme en
18
las instalaciones con semilla en zapata incomunicada se utilizan comúnmente
para proporcionar bastidor a líneas estructurales y las plazas basadas en zapata corrida
se utilizan normalmente en setos de grava; para series de cabalgatas espaciosas,
tan hacia una de la otra, que las casas con zapatas marginadas casi se tocarían unas a
otras, de hecho, lo común es estudiar que es más económico albergar construcciones
con zapatas corridas, a pesar de que la longitud entre las filas sea último que
los espesores de la zapata incomunicada, que se resistente (Tomlinson, 1996, pág. 47).
2.2.2 Clasificación de cimentaciones.
1. Cimentaciones superficiales.
“Es aquella cimentación que tiene una profundidad de cimentación d, e, menor
o igual que el ancho de la cimentación b. Cuando el nivel de cimentación es
inferior a cuatro veces la dimensión menor del cimiento. Las cimentaciones
superficiales se pueden clasificar en tipos, atendiendo a distintos conceptos:
por su forma de trabajo, por su morfología, por su forma en planta, etc.…
(Tomlinson, 1996, pág. 48).
A. Por su forma de trabajo:
Aislada.
Combinada.
Continúa bajo pilares.
Continúas bajo muros.
Arriostradas o atadas… (Tomlinson, 1996, pág. 48).
B. Por su morfología:
Recta.
Escalonada.
Ataluzada.
Aligeradas o nervadas… (Tomlinson, 1996, pág. 48).
19
Figura 1. Cimentaciones basadas en su forma de trabajo
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones. (Tomlinson 1996).
Figura 2. Cimentaciones basadas por su morfología
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones. (Tomlinson 1996).
C. Por su forma en planta:
Rectangular
Cuadrada
20
Circular
Anular
Poligonal (octogonal hexagonal)”. (Tomlinson, 1996, pág. 49).
2.2.3 Asentamiento de cimentaciones.
“Se dice que las arcillas son normalmente consolidadas cuando nunca han estado
sometidas a una presión mayor que la que corresponde a la que soportan por el efecto
de las capas de suelo sobre las mismas. Si sobre este tipo de arcilla se coloca una
estructura, es posible que sufra un fuerte asentamiento debido a las cargas que se le
agrega y debido a la expulsión del agua contenida en sus poros. Mas como este tipo de
suelo presenta un coeficiente de permeabilidad más bajo (1.0 x 10-7m/seg.
aproximadamente) (Tomlinson, 1996, pág. 49).
𝜀 =∆𝐻0
𝐻𝑜=
∆𝑒
1+𝑒𝑜 ………………………………. (1)
“Por otro lado, la deformación del estrato de suelo en su estado natural es…:
𝜀 =∆𝐻
𝐻 ………………………………………. (2)
Igualando las deformaciones unitarias se tiene…:
∆𝑒𝑜
1+𝑒𝑜=
∆𝐻
𝐻=
𝑆
𝐻 …………….…………….. (3)
Dónde:
∆𝐻 = 𝑆 =∆𝑒𝑜
1+𝑒𝑜=. 𝐻, ……………….…… (4)
Como: Pe v .0 Obtenido de la prueba de consolidación, entonces…:
∆H = S =ao
1+eo=. ∆P. H = mv. ∆P. H …… (5)
En esta expresión…:
ΔH = S = Deformación, en centímetros, del estrato en estudio.
av = Coeficiente de comprensibilidad en cm2/Kg”. (Tomlinson, 1996, pág. 50).
21
Figura 3. Deformación unitaria
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones. (Tomlinson 1996).
Figura 4. Asentamiento del terreno
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones. (Tomlinson 1996).
2.2.4 Asentamiento en terrenos rellenados.
“Los asentamientos de cimentaciones construidas sobre material de relleno se pueden
causar de tres maneras simples…:
Consolidación de relleno compresible bajo la carga de cimentación.
Consolidación del relleno bajo su propio peso.
Consolidación del suelo natural debajo del relleno, bajo el peso combinado del
relleno y la estructura. (Cruz, 2016, pág. 27).
Si la estructura es liviana, el movimiento de asentamiento será menor incluso en el
relleno pobremente compactado (se asume que la base en un relleno de arcilla muy
22
suave no se consolidará), los resultados de pruebas de este tipo y otra información
publicada en Establecimiento de Investigación de Edificios, los valores de
compresibilidad unidimensional expresados como un módulo de compresibilidad se
definen como la relación entre el aumento de la tensión vertical y el aumento de la
deformación vertical producida por ese aumento de la tensión. Donde el relleno puede
compactarse en capas al mismo tiempo que el asentamiento de materiales de relleno
granular como grava, arena, pizarra y tiza relativamente no erosionada, arenisca y
pizarra, no debe exceder el 0.5% del espesor del material. Rellenos, rellenos no
compactados, donde el material se coloca suelto por una inclinación final, puede
mostrar una solución de 1 a 2% del espesor de un período de 10 años con un
movimiento lento y continúo. (Cruz, 2016, pág. 27).
2.2.5 Asentamiento totales y diferenciales.
El asentamiento causado por la solidificación de la suciedad que respalda al
establecimiento es generalmente el pensamiento más importante para decidir los pesos
de apilamiento aceptables. El asentamiento puntual (Pi) ocurre en medio del uso del
montón debido a la desfiguración flexible de la suciedad sin ningún ajuste en el
contenido de agua. El asentamiento por solidificación (Pc) ocurre debido a la
disminución en el volumen del suelo causada por la expulsión de una parte del agua
de los poros de la tierra. El último asentamiento (Pf) es el total de Pi y Pc. En el caso
de que se requiera una excavación profunda para alcanzar el nivel del establecimiento,
la suciedad se agrandará debido a la expulsión del peso de sobrecarga. (Cruz, 2016,
pág. 27).
23
Figura 5. Etapas de dilatación y del asentamiento
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones. (Tomlinson 1996).
Un alto grado de liquidación agregada es relativamente total cuando todo el rostro
logra los establecimientos, un alto grado de asentamiento de establecimientos en arena
libre ocurre cuando el montón está conectado, donde los asentamientos en lodos
compresibles son algo rápido y los desarrollos de largo recorrido incompletos. El
asentamiento de los establecimientos no se mantiene en estructuras extensas y
sustanciales (...) Los asentamientos y grietas se ubicaron en casas de dos pisos
solidificadas en la delicada tierra limosa en la localidad de Puno; las casas estaban
hechas de un cuadrado sólido pre-lanzado y la pila de establecimiento probablemente
no sea superior a 3.2KN/m por cada divisor. En menos de tres años después de su
desarrollo, el asentamiento y la división de las plazas de las casas fue severo hasta el
punto de que un gran número de ellos debe ser limpiado (…) En el caso de que el
territorio de establecimiento agregado de una estructura se establezca en un grado
similar, no habrá un impacto inseguro en la superestructura, si hay un desarrollo
relativo entre las diferentes partes del establecimiento, las ansiedades se acumulan en
la estructura en la división genuina puede ocurrir e incluso la deformación de la
estructura si los desarrollos diferenciales son innecesarios. (Cruz, 2016, pág. 28).
2.2.6 Estimación de asentamientos mediante pruebas de penetración estándar.
Schultze y Melzer establecieron una conexión defectuosa entre las consecuencias de
las pruebas de infiltración estándar y los módulos de distorsión del suelo; Esta
conexión es para varias calidades del peso de sobrecarga (Po) exitoso en el nivel de la
prueba. Las evaluaciones de módulo de distorsión se utilizan luego para lograr la
pronta solución tal como se describe para las suciedades. La proporción de Poisson
debe tomarse como 0.15 para suelos de grano grueso y 0.25 para suelos de grano fino
(Mamani, 2012, pág. 45).
2.2.7 Estimación de asentamientos durante el período de construcción.
La ejecución del molino se dobla para apilar y colocar una estructura en el marco de
tiempo de desarrollo y después de que se ha terminado. El punto base C en la curva
revisada (que permite el incremento dinámico de la pila en el momento del desarrollo)
se adquiere tomando una inversa de un punto A en la abscisa del tiempo, donde OA es
24
una oportunidad ideal para finalizar el desarrollo (tiempo t1). Dibuja otra inversa desde
una guía paralela hacia la mitad de t1 hasta el punto en que la carga inmediata se doble
en B. En ese punto, BC se traza paralelamente a la escala de tiempo para encontrar la
inversa de A a C. Los enfoques medios se adquieren para algunos otros tiempos t en
marco relativo. Se dibuja una ½ t inversa hasta el punto en que la carga rápida se dobla
en D. Aceptando que la carga conectada se incrementa directamente en el marco del
tiempo de desarrollo, la solución inmediata también aumenta aproximadamente en
forma directa la mayor parte. (Mamani, 2012, pág. 45).
Figura 6. Curva de asentamiento por consolidación durante el periodo de construcción
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
2.2.8 Tipos de asentamientos en cimentaciones.
25
Figura 7. Perfil de un asentamiento y presión de contacto en arcilla:
A. Cimentación flexible;
B. Cimentación rígida
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
Figura 8. Asentamiento de cimentación rígida
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
“Asentamiento elástico de cimentaciones flexible y rígido…
𝑆𝑒 =𝐵𝑞𝑜
𝐸𝑠(1 + 𝜇𝑆
2)𝑎
2 …………….…………….. (6)
(Esquina de la cimentación flexible….
𝑆𝑒 =𝐵𝑞𝑜
𝐸𝑠(1 + 𝜇𝑆
2)𝑎 …………….…………….. (7)
26
(Centro de la cimentación flexible)
Dónde…:
a =1
π[ln (
√1+m2+m
√1+m2−m )] + m nl [(
√1+m2+m
√1+m2−m )] ……………. (8)
M = L/B
B: Ancho de la cimentación
L: Longitud de la cimentación”. (Mamani, 2012, pág. 53).
“El asentamiento inmediato promedio para una cimentación flexible también se
expresa como…:(Mamani, 2012, pág. 53).
𝑆𝑒 =𝐵𝑞𝑜
𝐸𝑠(1 + 𝜇𝑆
2)𝑎𝑎𝑣 …………….…………….. (9)
(Promedio para una cimentación flexible)….
El asentamiento inmediato será diferente y se expresa como”: (Mamani, 2012, pág.
53).
𝑆𝑒 =𝐵𝑞𝑜
𝐸𝑠(1 + 𝜇𝑆
2)𝑎𝑟 …………….…………….. (10)
27
Figura 9. Diagrama de una cimentación circular
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
2.2.9 Asentamiento inmediato de cimentaciones sobre arcillas saturadas.
Figura 10. Diagrama de una cimentación circular
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
Para la notación usada en la figura esta ecuación es: (Mamani, 2012, pág. 55).
𝑆 = 𝐴1𝐴2𝑞𝑜𝐵
𝐸𝑠 …………….…………….. (11)
28
Figura 11. Diagrama de una cimentación circular
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
2.2.10 La deformación de las estructuras de las cimentaciones que la soportan.
Es obvio que para que una estructura ofrezca seguridad y conducta sensatas, debe tener
establecimientos suficientes. A pesar de que los establecimientos son algo que no se
toma en consideración y que pasan desapercibidos para los clientes de la estructura, la
asociación de sus componentes esenciales y la investigación de cada una de sus partes
requieren con frecuencia que el especialista o arquitecto tenga la mejor aptitud y el
mejor juicio. lo que normalmente necesita para componer la empresa. El desarrollo de
un establecimiento es, en algunos casos, el trabajo más problemático de cada uno de
los individuos que se presentan cumpliendo con una de estas obligaciones con respecto
al mejor funcionamiento posible de un establecimiento, recae sobre la persona que lo
estudia y lo compromete. El fabricante puede tener problemas para hacer lo que
aparece en los planes y determinaciones, sin embargo, no está a cargo de los terribles
criterios que se han tomado después de imaginar y delinear la empresa. Del mismo
modo, los individuos que se aventuran en la estructura y deben conformarse con las
opciones imperativas deben enfrentar problemas complejos. (Mamani, 2012, pág. 55).
29
Figura 12. Fallas de cortantes
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones.
2.2.12 Determinación de los detalles de la cimentación.
Es obvio que para que una estructura ofrezca seguridad y conducta sensibles, debe
tener suficientes establecimientos. A pesar de que los establecimientos son algo que
no se toma en consideración y que pasan desapercibidos para los clientes de la
estructura, la asociación de sus componentes fundamentales y la investigación de cada
una de sus partes requieren regularmente que el especialista o diseñador tenga la mejor
experiencia y el mejor juicio. Lo que normalmente necesita para componer la tarea. El
desarrollo de un establecimiento es, aquí y allá, el trabajo más problemático de cada
uno de los individuos que se presentan al completar una de estas obligaciones con
respecto al correcto funcionamiento de un establecimiento, recae sobre la persona que
lo estudia y lo encarga. El fabricante puede tener problemas con los planes y detalles,
pero no están a cargo del proyecto. Además, las personas que tienen la estructura y
deben conformarse con las opciones cruciales deben enfrentar problemas complejos.
(Cruz, 2016, pág. 58).
30
Figura 13. El suelo asciende por arriba de la capa freática
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones
Figura 14. Ascensión capilar del agua en arena seca
Fuente: Principio de Ingeniería de Cimentaciones
Dónde:
hc: altura capilar de un suelo, se puede estimar hc en centímetros o mediante”: (Cruz,
2016, pág. 59).
hc =C
eD10 ………………………………. (12)
2.2.14 Permeabilidad de suelos.
Los espacios vacíos o poros entre los granos de la tierra permiten que el agua se mueva
a través de ellos, en la mecánica del suelo y en la construcción del establecimiento
usted debe saber cuánta agua se mueve a través de la tierra en un tiempo solitario de
31
aprendizaje. De invasión bajo estructuras impulsadas por presión para agotarse
previamente y en medio del desarrollo de establecimientos. La penetrabilidad de los
suelos, es decir, el personal con el que el agua pasa a través de los poros, influye de
manera decisiva en el costo y los problemas experimentados en numerosas tareas de
desarrollo, tales como los desentraños en el cielo. Abrir en la arena sumergida o la
velocidad de solidificación de una capa de tierra bajo la pesadez de un dique, de aquí
en adelante la importancia de su investigación y seguridad, perspectivas que se
producirán de inmediato, un material es penetrable en la posibilidad de que pase por
un cálculo medida del líquido en un momento dado, e impermeable si la medida del
líquido es irrelevante. La velocidad con la que el líquido pasa por el material depende
de tres componentes esenciales…:
“La porosidad del material.
La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.
La presión a que está sometido el fluido”. (Cruz, 2016, pág. 60).
2.3.16 Factores que influyen en la permeabilidad de los suelos.
La porosidad es la propiedad que la suciedad necesita para transmitir el agua y el aire,
y destaca entre las características más imperativas que tienen para el cultivo en ángulo.
Un lago basado en un suelo impermeable perderá agua por filtración, mientras más
penetrable sea la suciedad, más prominente será la filtración. Algunos suelos son tan
porosos y la filtración es tan grave que para trabajar en un lago es importante aplicar
sistemas de desarrollo excepcionales; en un volumen de esta reunión antes de mucho
ofrece datos sobre estos métodos.
“La relación de vacíos del suelo
Viscosidad (Temperatura) del agua
Estructura y estratificación del suelo
Existencia de agujeros, fisuras, etc. En el suelo
Tamaño de partículas
Aire ocluido”. (Sánchez, 2002, pág. 83).
2.2.17 Elementos estructurales humedecidos.
El agua del suelo puede clasificarse en tres clases, dependiendo de su versatilidad
interna, es el agua adsorbida, conectada a las partículas materiales de los componentes
32
básicos de una casa por poderes del punto de inicio eléctrico, que no se mueve dentro
de la masa permeable y, a lo largo de estos líneas, no se interesa por la corriente, por
no hablar de este tipo de problemas (...) parece agua delgada, cuya corriente es de una
importancia increíble en algunas preguntas de mecánica de suelos, historias, por
ejemplo, humidificación de una corriente de corriente ascendente y de manera
diferente prácticamente equivalente a, la gran mayoría de los problemas de filtración
de agua, el impacto de la corriente en la zona fina, es poco e incesante, ignorado en
consideración, en confusiones, que sería una postura en la toma hipotéticamente tiene
su impacto. En tercer y último lugar, existe el supuesto agua libre o gravitacional en el
suelo que, bajo el impacto de la gravedad terrestre, puede moverse dentro de la masa
sin otro elemento de disuasión que el forzado por su espesor y el ejemplo auxiliar de
la suciedad (...) Por otro lado, la conexión entre la precipitación y los problemas existe
tanto en las zonas húmedas, que la sustancia acuosa de las suciedades es
moderadamente alta, y en las más secas, en las que puede convocarse como un impacto
humectante parece que los sistemas de actividad del agua deben buscarse en las
maravillas de otra naturaleza y, casualmente, los abundantes en los vacíos del material
están llenos de aire y la sustancia de agua del suelo aumenta considerablemente,
algunos se elimina parte de la presión, su vida dentro de la masa, lo que le da al
conjunto un apego evidente que aumenta la velocidad del progreso. (Juárez y Rico,
1974, pág. 75).
La expansión en la sustancia de agua de la suciedad se puede encontrar en un
incremento en su peso, que puede tener repercusiones en el tamaño general de la masa
en la corriente de agua puede influir en la velocidad de la masa mediante la disolución
de los enlaces característicos que puedan existir; este es el ejemplo común del loess,
en el que los granos están establecidos por carbonatos cálcicos solventes (...) Este es
el elemento del nivel piezométrico que ocurre como resultado de la corriente, lo cual,
por lo tanto, trae consigo un incremento en los pesos imparciales de agua en la tierra,
con una disminución en la calidad de cizallamiento de la misma. Cada temporada de
tormentas tiene una alta estatura, correspondientemente, una disminución en el factor
de seguridad de la línea o la inclinación; estas progresiones pueden influir en el
impacto del bienestar con respecto a la existencia valiosa de la estructura, excepto si
el procedimiento constante de incrementos y atenuaciones de los poderes actuantes en
el inverso en la oposición crea la caída gravídica e irreversible en la obstrucción o la
33
expansión en el contenido de agua hace que la disminución adicionalmente,
especialmente el parámetro de unión. (Juárez y Rico, 1974, pág. 75).
2.2.18 Concecuencias del humedecimiento.
El agua que se encuentra en el subsuelo en su mayor parte tiene una de 3 causas que
puede ser agua de disposición, que es lo que implica los espacios entre lodo que
quedaron en la base de mares y lagos; esta agua es en su mayoría salada, con el
argumento de que las heces enmarcadas en las aguas marinas son más abundantes entre
las que se pueden descubrir hoy en día, tiene agua mística o adolescente resultado de
movimiento volcánico, encantamiento o acumulación de vapores obtenidos de
magmas profundos. Supuestamente, esta agua es significativamente más abundante
que la forma en que el 9% del elemento agregado arrojado por los volcanes es vapor
de agua, lo que da la posibilidad de la plenitud de las aguas magmáticas, de manera
autónoma como una pieza decente de ese vapor. Más probable que no se haya
proporcionado al manantial de lava con efusión por diferentes fuentes superficiales y
subterráneas. (Bowles, 2001, pág. 88).
El agua subterránea puede descubrir algunas secciones, su mayor parte se encuentra
en los vacíos entre las partículas de suciedad en las depresiones, grietas y sacudidas;
una parte más pequeña puede dar forma a cursos de agua subterráneos o lagos,
acumular reservas de agua subterránea, cambiar con el paso del tiempo, las
condiciones en que ocurre; por ejemplo, cuando se arreglan agujeros, poros o rupturas
con sustancias se rompen en las aguas subterráneas (...) Potencial de vitalidad, debido
a su altura; la vitalidad del peso en el peso y la vitalidad dinámica, la velocidad a la
velocidad, la vitalidad del agua se comunica normalmente como una carga, a la medida
recta, en metros. Dado que la vitalidad es justa con respecto a la carga, generalmente
alude a un punto establecido, la mayoría de las veces a un plano de referencia auto
afirmativo. La fina humedad y la corriente se pueden comprender identificándose con
la parte superior de la superficie del agua, el desarrollo de la humedad debajo de su
alucinante gravedad y el rechinamiento del agua al seguir la humedad de la tierra, sin
embargo, el niño poderes semejantes a pelos mucho más imperativos; la tensión
aumenta y la unión fisicoquímica entre el agua y la suciedad (...) La presión aumenta
cuando la temperatura baja y cuando el nivel de inmersión disminuye. En la zona de
34
inmersión también hay agua en estado de vapor y peso del vapor, dependiendo de la
temperatura. (Bowles, 2001, pág. 88).
2.2.19 Causas de humedecimiento.
Se imagina que existe una gran cantidad de preguntas y debates que surgen en torno a
la subduración que no han sido suficientes con su parte y capacidades. Es una
convicción típica de que el objetivo principal o el objetivo principal de un trabajo de
subdivisión es eliminar el agua, por lo que debe pensarse en lugares donde la
falsificación de este en cantidades expansivas oceánicas y su apariencia infructuosa
para trabajar de subdrena y en cuya salida no existe una gran extensión de dicho
componente, se ha establecido que el objetivo central de una tarea de subtítulo no es
eso, sino que es alterar la condición de pesos insesgados que, como la sucesión de los
disparos generales de Mecánica de Suelos, ominoso océano a la velocidad de una masa
sucia y, asimismo, alterar el curso de los poderes de separación, con el objetivo de que
sus pertenencias acaben siendo inocuas o mejoren (...) Mejorando las condiciones de
oposición y la filtración Enfoque de poderes, se aproxima en cada caso específico a
segmentos que son más seguros, así como más conservadores, en la sensación de
involución; a desarrollos menores de tierras, lo que se interpretará en fondos de reserva
de especulación. También implica que el subsuelo está en un nivel fundamental
excesivamente costoso, lo que hace imposible adoptar un estándar de rutina constante,
sin embargo, uno que está más allá de su extensión y que es completamente sensible.
Como es tan regular en los desarrollos, la necesidad de trabajar; con breves datos,
resultado de la investigación y el examen y con la asistencia de un laboratorio
fundamental, por y hasta ahora, como en otros y todo a través de este trabajo, al
requisito de las ponderaciones geotécnicas que se hicieron para el desarrollo en la fase
de la aventurarse son un auto de especialistas con suficientes datos (...) Lo anterior es
claro en la remota posibilidad de que se recuerde que la obstrucción de la suciedad
depende de los esfuerzos exitosos a los que están sujetos y no en los agregados. Por
último, y además, el sustrato decaído, llegaron todos los materiales, que responden con
la sustancia receptiva que compone los segmentos de una casa, la circunstancia que en
casos extravagantes puede causar o acelerar la caída. (Bowles, 2001, pág. 89).
35
2.2.20 Elementos de albañilería y acabados humedecidos.
En la zona de pelos, la suciedad se empapa, la adherencia es constante y el esfuerzo
imparcial toma las leyes de la hidrostática... El nivel de inmersión cae rápidamente, al
mismo tiempo, a pesar de que la pegajosidad no es suficiente. Todavía está en las cuñas
interconectadas entre los granos de la tierra, todavía hay mucho esfuerzo en la zona
superior de humedad irregular, sin embargo, no toma después de la diseminación
hidrosómica (...) El desarrollo de vapor de agua ocurre tanto en la zona de la tira, en la
coherencia de la humedad, el contraste entre los pesos del vapor que se requiere para
que se establezca un flujo y reflujo tiene su origen en varias causas. La desaparición
en la superficie de la suciedad disminuye el peso y causa un desarrollo ascendente; una
caída repentina de la temperatura en la superficie del suelo también disminuye el peso
y causa un desarrollo ascendente; mientras que el ascenso repentino de la temperatura
a primera vista crea un desarrollo descendente (...) El daño que ocurre en la tienda de
naranja comprimida solidificada, que se aludió al comienzo de esta parte, se debió a la
corriente termo-osmótica hacia arriba y paralelo al piso frío que tenía una desconexión
deficiente de la corriente lateral de pelos hacia los parámetros presentados a los
cambios naturales que ocurren todos los días, es improbable que el ajuste fino se
mantenga durante mucho tiempo, la rigidez en la zona delgada cambia continuamente
y con las progresiones hay variedades increíbles en las propiedades de diseño de los
sueños. (Cruz, 2016, pág. 66).
2.2.21 Causas del humedecimiento en las cimentaciones.
Esta estrategia es modesta y segura, sin embargo, esa potencia no es lo suficientemente
sólida en suelos de grano fino. El vacío puede usarse para agregar peso ambiental al
montón entregado por gravedad; Con esta ayuda puede arrastrar suelos finos como
arenas limosas (...) Esta regla de electro - osmosis puede usarse para crear una
filtración de suelos de baja porosidad, por ejemplo, residuos. La disipación no se ve
como una técnica de filtración, sin embargo, causa la desgracia del agua; Es una
potencia moderada, pero tan grande que puede agotar incluso los lodos. La unión
creada por el montón sobre la masa de tierra es cuando se dice que se hace en un
procedimiento de filtración, que es poderoso en materiales compresibles. Por fin, la
humedad puede descomponer varios materiales, los más críticos son: desintegración,
respuestas de mezcla, inmersión, desintegración, etc. (Cruz, 2016, pág. 66).
36
2.2.22 Consecuencias del humedecimiento en las construcciones.
La cercanía de la humedad en las estructuras se puede encontrar de dos maneras
diferentes, la primera como la proximidad del agua que puede derrumbarse, y la edad
de los componentes básicos, incluida la caída; y el segundo puede ser un resultado que
causa o agrava ciertas dolencias en el hombre. La cercanía de la humedad en las
estructuras puede ser causada por una escalada estrecha, por filtración, por derrame de
aguas superficiales (...) Por otro lado, es imperativo considerar las sustancias en
suspensión que el agua puede contener, y éstas pueden ser receptivas. componentes y
pueden agregar a un debilitamiento y maduración más notable de los materiales del
establecimiento, los aceros que los oxidan, la rotura en el sólido debido a las maravillas
de la constricción y la extensión debido a la solidificación del agua; sobre los
separadores, se puede observar el desmoronamiento de bloques y bloques, mucho más
si el agua contiene sulfatos u otras sustancias molestas de brebaje (…) la mugre se
puede encontrar en la hinchazón de las entradas de madera y la oxidación en las
entradas de metal; de manera similar, en los rellenos de mortero u hormigón es
cualquier cosa menos difícil ver avalanchas. (Cruz, 2016, pág. 66).
Figura 15. Profundidad de capa activa
Fuente: Mejoramiento y Estabilización de Suelos.
Capa a
ctiva
pro
fundid
ad
Humedad %
Temporada de lluvias
Temporada de estiaje
37
Figura 16. Cimentaciones típicas
Fuente: Mejoramiento y Estabilización de Suelos.
Figura 17. Tipos de cimentación superficial
Fuente: Propiedades Geofísicas de los Suelos.
38
2.2.24 Excavación de zanjas.
Un factor importante en la excavación de zanjas para cimentaciones a base de zapatas
corridas o para muros de contención en sótanos, es la estabilidad contra colapso de los
lados de la zanja. Dicho colapso, en una zanja profunda y estrecha, podría matar a
cualquier persona que se encontrara en ella. Se debe colocar una provisión adecuada
de madera de calidad conveniente u otro soporte para prevenir, hasta donde sea
razonablemente práctico y tan pronto como sea posible en el curso del trabajo, el daño
a cualquier persona por la caída o derrumbamiento de tierra, roca o cualquier otro
material que forme los lados o techo de, o adyacente a cualquier excavación, poro,
trabajo de tierra o túnel. Por lo tanto, la decisión de apoyar o no una zanja, o la cantidad
de soporte que se requiere, corresponde al ingeniero. Al decidir cimbrar la zanja, se
requiere de suficiente juicio para la cantidad de protección necesaria. (Cruz, 2016, pág.
70).
La elección entre excavar una zanja con lados verticales reforzados o con lados
inclinados sin refuerzo, es generalmente cuestión de economía. Sin embargo, existen
circunstancias en las que no se puede excluir la utilización de refuerzo, como sucede
en un área de trabajo donde no existe espacio para zanjas anchas, o en arenas con carga
de agua que podrían mover los lados de la zanja hasta un ángulo de reposo demasiado
llano. La zanja sin enmaderar tiene la ventaja de tener un área de trabajo libre, pero
una zanja profunda sin refuerzo necesita lados con la inclinación suficiente para
asegurar la vida de los trabajadores, y el costo de esta excavación extra, junto con el
costo adicional de volver a colocar y ensanchar el suelo excavado, podrían sobrepasar
el costo de reforzar una zanja de lados verticales hasta la misma profundidad. Se debe
recordar que los operadores que trabajan en excavaciones están expuestos a otros
riesgos además del derrumbamiento del terreno. El equipo y material que se deja acci-
dentalmente cerca de la zanja podría caer encima de los trabajadores, así como los
vehículos podrían rodar hasta el interior de un orificio sin protección. Por lo tanto, se
deben instalar barreras, bordes y caminos para los trabajadores, con un espacio libre
entre la orilla de la excavación y cualquier material o equipo apilado. (Cruz, 2016, pág.
71).
39
2.2.25 Protección de estructuras de cimentación contra el ataque del suelo y del
agua subterránea.
Las cimentaciones están sujetas al ataque por los compuestos destructivos del suelo o
del agua subterránea, por organismos vivos y por abrasión mecánica o erosión. De este
modo, los pilotes de madera en muelles son atacados por organismos en el suelo y en
el agua causando descomposición en la madera; éstos sufren por depredadores como
termitas y polillas marinas; son raspados por barcos, hielo u otros objetos de flotación
y pueden sufrir daños severos por el movimiento de los guijarros si están situados en
playas expuestas a la acción de las olas. En las cimentaciones el concreto debe resistir
el ataque de los sulfatos en la tierra o en los desperdicios químicos. Los pilotes de
acero pueden estar sujetos a la corrosión bajo ciertas condiciones. La severidad del
ataque en las cimentaciones depende de la concentración de los compuestos agresivos,
del nivel y de las fluctuaciones del nivel del manto freático y de las condiciones
climáticas. La inmunidad contra el deterioro se puede dar en grado variado por algunas
medidas de protección. Algunas de éstas pueden ser muy costosas y el ingeniero debe
buscar un acuerdo entre una protección completa sobre la vida útil de la estructura y
la protección parcial a menor costo, pero con un gasto más en renovaciones y repa-
raciones periódicas. (Cruz, 2016, pág. 72).
2.2.27 Ataque de los sulfatos al concreto.
La acción agresiva de los sulfatos externos sobre el concreto de cemento Portland es
consecuencia de dos reacciones químicas: una con el hidróxido de calcio (Ca (OH)2)
que se libera durante la hidratación del cemento, y la otra con los compuestos
hidratados que provienen del aluminato. La injerencia de ambos elementos reactivos
con los sulfatos (Ca (OH)2 y C3A) en el aumento de volumen del concreto expuesto a
esta forma de ataque químico, en la que se representa la expansión de especímenes de
mortero elaborados con diversos cementos Portland, y almacenados en agua de mar
que por su contenido de sulfatos (alrededor de 3000 ppm) Se considera medianamente
agresiva bajo este aspecto. La inferencia práctica de lo anterior es que para hacer el
concreto más resistente al ataque de los sulfatos, una medida pertinente consiste en
moderar sus contenidos de aluminato tricálcico y de hidróxido de calcio. Lo primero
es viable mediante el uso de un cemento adecuado, como el Portland tipo II (C3A
8%) cuando se requiere moderada resistencia a los sulfatos o el tipo V (C3A 5%) en
40
caso de requerirse mayor resistencia a los sulfatos, en función del grado de
concentración de éstos. (Cruz, 2016, pág. 72).
Para lo segundo, esto es, moderar el contenido de hidróxido de calcio en el concreto,
un procedimiento apropiado consiste en utilizar un material Puzolánico que sea
suficientemente apto para reaccionar con el hidróxido de calcio, a fin de convertirlo a
compuestos útiles que no reaccionan con los sulfatos. Para que los sulfatos ataquen al
concreto es necesario que penetren en sus poros, y para ello se requiere que se hallen
en estado de solución; decir, si los sulfatos se encuentran en estado sólido (como puede
ser el caso de un terreno permanentemente seco) el riesgo de ataque es mínimo, pues
al no penetrar en el concreto sus efectos se limitan a la superficie de contacto. Sin
embargo, la primera condición es la más frecuente, y esta circunstancia pone de relieve
la enorme influencia que tiene la permeabilidad del concreto en su resistencia a los
sulfatos. Esto se reconoce al admitir que el solo hecho de emplear un cementante
adecuado es un requisito necesario, pero no suficiente, y que debe complementarse
con la utilización de una baja relación agua/cemento para hacer el concreto menos
permeable. (Cruz, 2016, pág. 73).
2.2.28 Análisis de la corrosión de aceros en el concreto de cimentaciones.
La corrosión del acero de refuerzo en el concreto tiene dos principales consecuencias
que afectan la duración de las estructuras:
Por efecto de la corrosión se reduce la sección de las varillas de acero, merma
su adherencia con el concreto y se degradan sus propiedades mecánicas, con lo
cual se demerita su capacidad de trabajo estructural.
Como resultado de la corrosión, se originan productos (herrumbre) cuyo
volumen es varias veces superior al de los elementos que les dan origen, y este
aumento de volumen trae como consecuencia tensiones internas que agrietan
progresivamente el recubrimiento de concreto e incluso lo desprenden
totalmente en situaciones de corrosión avanzada. (Cruz, 2016, pág. 73).
El acero de refuerzo puede ser corroído ocasionalmente por ataque químico directo,
pero la mayoría de los casos de corrosión ocurren por efecto de un proceso
electroquímico que involucra la existencia de una corriente eléctrica. Aunque en
ocasiones ésta puede ser inducida por corrientes eléctricas parásitas, principalmente se
41
debe a la generación de celdas electrolíticas creadas por diferencias de potencial
electroquímico a lo largo de las propias varillas de acero. Es así que el fenómeno de
corrosión electrolítica, se manifiesta como el principal causante de la corrosión
prematura del acero de refuerzo en las estructuras de concreto. Descrita en términos
sencillos, una celda de corrosión electrolítica consiste en dos metales de diferente
potencial eléctrico (designados como ánodo y cátodo) conectados entre sí por un
conductor eléctrico e inmersos en una solución (denominada electrolito) de
composición química adecuada. (Cruz, 2016, pág. 74).
En tales condiciones, se crea un flujo de electrones del ánodo al cátodo por conducto
de la conexión eléctrica, que descompone químicamente el electrolito y genera un
movimiento de iones a través de éste, cuya manifestación es la corrosión y
desintegración paulatina del ánodo. En el caso de la corrosión del acero de refuerzo en
el concreto, no se requiere la presencia de dos metales para formar la celda, pues el
ánodo y el cátodo son constituidos por zonas con diferente potencial electroquímico
sobre la misma varilla, electrólito corresponde a la solución acuosa de sales que de
ordinario existe en los poros del concreto, y el conductor eléctrico lo constituye propia
varilla de acero. Las varillas de acero de refuerzo ahogadas en el concreto, suelen
recibir éste una adecuada protección contra la corrosión electrolítica por dos
conceptos, como a continuación se justifica…: (Garzón, 2013, pág. 105).
1. Para la cosa que se creará, la cercanía del electrolito es esencial, es decir, que
los poros del sólido existen en la adherencia, y que hay oxígeno adicional para
que ocurran las respuestas naturales en el procedimiento electrolítico. La
ausencia principal de uno de estos dos componentes (agua y oxígeno) es
adecuada para obstaculizar; por lo tanto, el acero de refuerzo no se erosiona
sensiblemente si el sólido es para todos los tiempos, ni el sólido se escurrió en
agua, a la luz del hecho de que para esta situación no hay suministro de
oxígeno. En caso de riesgo de erosión, la seguridad del cemento en este ángulo,
la conexión entre la infiltración de agua y el aire exterior, que depende del
espesor del recubrimiento y la penetrabilidad del sólido
2. El enlace de Portland cuando se hidrata descarga el hidróxido de calcio, y esto,
junto con la cercanía de otras sales básicas, le da al sólido un estado anormal
42
de basicidad (pH cercano a 13). En un medio de este tipo, los principales
resultados de la erosión electrolítica están constituidos por un marco de óxido
de oxígeno que causa un recubrimiento de película delgada en el poste de acero
y los blindados de avance. Tal es una "pasivación" del acero fortificante, y se
dice que esta película defensiva simplemente subsiste mientras que la
moderada se mantiene a pH más prominente que 11.5; es decir, si por alguna
razón el nivel de la alcalinidad del sólido se reduce bajo esta estima, la película
de pasivación se detendrá y su capacidad de protegerse contra. De acuerdo con
lo anterior, es concebible considerar que la seguridad normal que obtiene el
acero de refuerzo del sólido, a prueba de no ser influenciado por el electrolito,
es una capacidad inmediata de la respetabilidad de la película de pasivación
que cubre los polos, que puede ser modificado por diferentes actividades
perjudiciales, entre las cuales emerge la carbonatación del cemento y la
presencia de cloruros en el medio de contacto con los polos debido a su
recurrencia. (Garzón, 2013, pág. 105).
2.2.29 Ataque de sustancias ácidas.
En los procesos de deterioro del concreto que se han tratado previamente, los efectos
dañinos casi siempre son resultado de la combinación de acciones químicas y físicas;
como ejemplo, puede mencionarse el ataque de los sulfatos, que se inicia por
reacciones químicas que producen aumentos de volumen, los que a su vez generan
tensiones de carácter físico que agrietan al concreto. Sin embargo, hay casos en que el
fenómeno deteriorante obedece solamente a acciones de índole química, tal como
sucede cuando el concreto tiene contacto con una substancia ácida, en cuyo caso sufre
un ataque de naturaleza y efectos esencialmente químicos. Si el concreto contiene
agregados constituidos por rocas que no reaccionan con los ácidos, como es el caso de
numerosos agregados de peso normal, el ataque se concentra en la pasta de cemento y
conforme ésta se des integra las partículas de los agregados quedan expuestas hasta
que por falta de aglutinamiento se disgregan. Los agregados calcáreos sí reaccionan
con los ácidos, de modo que en su presencia el ataque al concreto se produce tanto en
la pasta como en los agregados, y el deterioro se manifiesta con mayor regularidad en
toda la superficie afectada. La intensidad con que una substancia ácida causa deterioro
al concreto endurecido, depende del grado de solubilidad en agua de las sales que se
43
forman como consecuencia de la reacción. Para ejemplificarlo, cabe citar los siguientes
ácidos cuya agresividad hacia el concreto cubre el intervalo usual, de mayor a menor:
El ácido clorhídrico es sumamente agresivo porque conduce a la formación de
cloruro de calcio, que es una sal muy soluble en agua.
El ácido sulfúrico es de mediana agresividad, pues forma sulfato de calcio que
es moderadamente soluble.
El ácido húmico, que suele hallarse en algunos suelos, es poco agresivo debido
a que propicia la formación de humato cálcico cuya solubilidad en agua es
reducida.
En la acción del ácido oxálico se forma oxalato cálcico, que produce una
película prácticamente insoluble sobre el concreto, que incluso lo protege del
propio ácido, y así no se manifiesta deterioro. (Garzón, 2013, pág. 108).
La profundidad del año al concreto no sólo varía con el tipo de substancia ácida, sino
también depende de la continuidad con que ocurre su aportación. Así, por ejemplo, un
ácido de acción enérgica puede ocasionar un daño superficial reducido si es aportado
en cantidad limitada, ya que ésta se con sume conforme es neutralizada por la reacción
hasta agotarse, pero si hay reposición del ácido por efecto de una aportación sostenida,
la reacción se profundiza y el ataque al concreto puede progresar hasta destruirlo
completamente. De igual modo, el efecto de un ácido débil puede pasar inadvertido si
actúa en cantidad limitada, pero en condiciones de aportación continuamente renovada
puede llegar a producir un daño considerable en el concreto afectado. El contacto de
las estructuras de concreto con ácidos muy agresivos, es una condición poco frecuente
que normalmente sólo se produce en instalaciones industriales donde se realizan
procesos que los involucran. En estos casos, es costumbre proteger con un
recubrimiento a prueba de ácidos, todas las estructuras o elementos de concreto que
puedan quedar expuestos a este tipo de ataque, tal como ocurre en la superficie interior
de las chimeneas, ya que el concreto ordinario es incapaz de resistirlo. (Garzón, 2013,
pág. 108).
2.2.30 Protección por el recubrimiento de concreto.
Una función esencial del concreto de recubrimiento, consiste en proteger a las varillas
de acero de refuerzo contra los efectos perjudiciales de agentes provenientes del
44
exterior de la estructura. Al tratarse del fenómeno de corrosión, dicha protección se
refiere a evitar, o por lo menos restringir, el acceso de aire, con sus correspondientes
agentes corrosivos (bióxido de carbono y oxígeno), agua y sales disueltas
(principalmente cloruros) la eficacia con que el concreto de recubrimiento puede
desempeñar esta función, depende sustancialmente de su permeabilidad, integridad y
espesor. La permeabilidad del concreto al agua, según se refirió en 3.8, depende en
términos generales de su porosidad, y ésta a su vez puede ser regulada normalmente
por medio de ajustes en la relación agua/cemento con que se elabora; asimismo, para
fines prácticos, puede suponerse que la permeabilidad del concreto al agua es un índice
razonablemente justo de su permeabilidad al aire, cuando éste actúa sobre el concreto
a la presión atmosférica. De esta manera, la relación agua/cemento constituye el
principal parámetro de la permeabilidad intrínseca del concreto, y de la
correspondiente resistencia que opone a ser penetrado por fluidos líquidos y gaseosos,
en particular el agua y el aire. La principal causa de corrosión del acero de refuerzo es
el deterioro de la película de pasivación y la consecuente formación de celdas de
corrosión electrolítica. (Garzón, 2013, pág. 109).
A su vez, los factores que con mayor frecuencia propician el demérito del estado de
pasivación son la carbonatación por efecto del C02 y la presencia de cloruros en alta
proporción. Ya deteriorada la pasivación del acero de refuerzo, el desarrollo del
proceso electrolítico se apoya en la existencia de agua y oxígeno. Es decir, los
principales agentes propiciatorios de corrosión del refuerzo en el concreto son el
bióxido de carbono, los cloruros, el agua y el oxígeno. El bióxido de carbono y el
oxígeno proceden normalmente del aire externo, que los conduce al penetrar en los
poros del concreto superficial. Los cloruros pueden hallarse de origen en el concreto
recién mezclado, se minimiza el riesgo de corrosión a menos que haya ingreso
adicional de cloruros provenientes del medio externo, lo cual sólo ocurre si los cloruros
se hallan disueltos en agua, de modo que al penetrar ésta en el concreto los conduce
lograr que el concreto en la estructura sea homogéneo, compacto y libre de hasta el
acero de refuerzo En resumen, lo necesario en condiciones de riesgo de corrosión, es
restringir la penetración de agua y aire a través del concreto, haciéndolo menos
permeable y para ello se requiere emplear una reducida relación agua/cemento, que
puede necesitar ser tan baja como 0.40, cuando el riesgo de corrosión es alto. (Garzón,
2013, pág. 109).
45
En la figura 18 se indica la forma como suele evolucionar el deterioro por corrosión
del acero de refuerzo en función del tiempo, en donde se definen dos etapas…:
1. Durante un lapso t1, los agentes corrosivos (C02 y ion Cl- principalmente)
penetran paulatinamente en el concreto hasta alcanzar la profundidad del acero
de refuerzo, lo cual ocurre al término del tiempo t1, y con ello se inicia el
deterioro de la película de pasivación.
2. A partir de entonces, comienza propiamente la corrosión de las varillas de
refuerzo, a una velocidad tal que al cabo de un lapso t2 se llega a un nivel de
daño significativo por este concepto. (Garzón, 2013, pág. 110).
Se dice que el lapso t1 es factible de ser predicho en función de la velocidad con que
suelen avanzar la penetración de los agentes de corrosión (carbonatación, difusión del
ion cloruro y penetración del agua) en tanto que el lapso t2 es prácticamente
impredecible porque están involucrados demasiados factores. De acuerdo con ello, si
la vida útil de la estructura se supone igual al tiempo t1, entonces el espesor del
recubrimiento de concreto debe hacerse lo suficientemente grueso para que los agentes
corrosivos demoren por lo menos el tiempo t1 para penetrarlo completamente. (Garzón,
2013, pág. 110).
Figura 18. Evolución usual del deterioro del acero de refuerzo del concreto, por
efecto de la corrosión
Fuente: Manual de Tecnología del Concreto – Sección 3
46
“La velocidad de penetración de los agentes deterioradores de la pasivación, que define
el tiempo en que éstos pueden atravesar el recubrimiento de concreto, es el resultado
del balance de dos acciones”:
El grado de intensidad, incluyendo presión, del medio externo corrosivo, que
representa la acción ofensiva.
El grado de permeabilidad del concreto, que constituye la acción defensiva.
Por consiguiente, para establecer en cada caso el espesor adecuado del
recubrimiento de concreto, es necesario evaluar ambas acciones; es decir, el
espesor del recubrimiento de concreto debe definirse en función del grado de
riesgo de que se produzca corrosión y de la relación agua/cemento con que se
elabore el concreto, o en otros términos, de las condiciones de exposición y de
la resistencia a compresión especificada en la estructura. (Garzón, 2013, pág.
110).
A modo de ejemplo, en el cuadro 1, se indican los espesores del recubrimiento de
concreto que se recomiendan en Australia para cuatro diferentes condiciones
ambientales de exposición y cinco niveles de resistencia a compresión del concreto.
Al considerar que existe similitud entre dichas condiciones ambientales y las que
prevalecen en diversas regiones de la República Mexicana, se juzga conveniente tomar
en cuenta los valores recomendados. En particular es pertinente observar que para las
estructuras de concreto que se construyen en la costa, sin llegar al extremo de tener
contacto con agua de mar, se recomienda un generoso recubrimiento y una elevada
resistencia a compresión del concreto, lo cual se justifica por el carácter corrosivo que
suele tener el ambiente marítimo, debido a su frecuentemente alto contenido de
cloruros. (Garzón, 2013, pág. 111).
47
cuadro1. Espesores mínimos recomendados del recubrimiento de concreto, en función
de las condiciones ambientales de exposición y de la resistencia a compresión del
concreto
Conceptos
Resistencia característica del concreto,
f’c, medida en cubo, kg/cm2
200 250 320 400 500
Recubrimiento mínimo (mm) en condiciones de
exposición
A1 (ambiente interior, o exterior árido, no
industrial)
20
20
20
20
20
A2 (ambiente exterior moderado, no industrial) --- 30 20 20 20
B1 (ambiente exterior tropical, no industrial,
antes 1 y 50 km de la costa) --- --- 50 40 30
B2 (ambiente exterior costero, a menos de 1 km
de la orilla del mar) --- --- --- 60+ 50+
+ Con más de 7 días de curado; preferiblemente 28 días.
Inasistencia característica del concreto, Fc,
equivalente en cilindro, kg/cm2 ++ 160 200 250 320 400
Relación agua/cemento, máxima probable 0.70 0.65 0.60 0.50 0.42
-+Aplicando un factor de conversión (aproximado) de 0.8
Fuente: Manual de Tecnología del Concreto – Sección 3, (Icaza 19956)
Cuando las condiciones de riesgo de corrosión son más severas, como es el caso de las
estructuras expuestas al contacto con sales descongelantes, agua salobre, o agua de
mar en la zona de variación de nivel, o de salpicaduras, debe darse mayor protección
al acero de refuerzo. De esta manera, sin menoscabo de la adopción de otras medidas
de protección que se juzguen necesarias, el Comité ACI 201 recomienda que el
recubrimiento mínimo sea 75 mm o 90 mm, según se utilicen las relaciones
agua/cemento 0.40 6 0.45, respectivamente. Asimismo, conviene tener presente que
para obtener en la estructura el recubrimiento mínimo requerido, es necesario
especificar un recubrimiento mayor para absorber las variaciones en menos que
normalmente se producen en la práctica constructiva. En ciertos casos se ha con-
siderado suficiente dar un exceso de 15 mm, como tolerancia al especificar el
recubrimiento para el acero de refuerzo, en estructuras de puentes donde existe riesgo
48
de corrosión por el empleo de sales descongelantes durante el invierno. (Garzón, 2013,
pág. 112).
2.2.31 Otros medios de protección de la corrosión.
Además de la protección natural que el acero de refuerzo recibe del recubrimiento de
concreto, también puede ser protegido contra la corrosión por otros medios previstos
específicamente para esta finalidad, los cuales suelen clasificarse en tres grupos:
Los tratamientos que se aplican en la superficie de la estructura en contacto
con el medio corrosivo, a fin de restringir la penetración de los agentes
promotores de la corrosión a través del concreto.
Los recubrimientos y otras técnicas que se llevan a cabo en el propio acero de
refuerzo, con objeto de inhibir su corrosión aun en presencia de los agentes
corrosivos.
Los materiales y productos que se incorporan en forma de aditivos al concreto
durante su elaboración, con el propósito de hacerlo menos penetrables por los
agentes de corrosión (bióxido de carbono, oxígeno, agua y sales disuales,
principalmente cloruros) y/o de inhibir su acción corrosiva. (Garzón, 2013,
pág. 112).
A. Tratamiento en la superficie de la estructura.
Dentro de este grupo pueden considerarse tres tipos de protección, cuya
finalidad básica es interponer un elemento de separación entre la superficie de
concreto y los agentes de corrosión que se hallan en el medio externo. Dichos
tipos de protección involucran el uso de las diferentes clases de materiales y
productos, que son: las tablas plásticas, los recubrimientos que forman una
película sobre el concreto, y los selladores que actúan por penetración en los
poros superficiales del concreto. Entre las telas plásticos, tal vez la más
empleada para este fin es la de polietileno, pero con suficiente espesor para
darle una resistencia apropiada a dicho uso. Debido a que la superficie de
concretos protegida de este modo, resultad inhabilitada para ciertas funciones,
su aplicación como barrera de protección normalmente se limita a partes de
estructuras o piezas prefabricadas de concreto que deben permanecer
enterradas a bajo agua. (Garzón, 2013, pág. 113).
49
Los recubrimientos que forman película sobre el concepto, y que actúan como
impermeabilidad de superficie o como barreras de protección, suelen tener un
amplio campo de aplicación, no solamente con el fin de reducir el riesgo de
corrosión sino también para corregir fallas de impermeabilidad en estructuras
que deben prestar servicios en contacto con agua. Debido a ello, existe una gran
variedad de materiales y productos que se emplean para este objeto,
recomendados de acuerdo con el tipo de estructura y condiciones de exposición
y servicio, y de los cuales se hace una amplia descripción en el informe del
Comité ACI 515. Procede mencionar, a modo de ejemplo de aplicación
específica de estos recubrimientos contra la corrosión, el empleo de resinas
epoxy a base de alquitrán de hulla, conforme lo especifica el U.S. Bureau of
Reclamation para la protección de tubos de concreto presforzado. (Garzón,
2013, pág. 113).
Los selladores de superficie del concreto, de uso propuesto para proteger al
acero de refuerzo contra la corrosión, están formulados específicamente para
restringir La penetración del ion cloruro (Cl-) por difusión a través del
recubrimiento de concreto. Debido a que no forman película, su empleo es
menos frecuente que el de los recubrimientos, pues no "puentean" fisuras; sin
embargo, ofrecen la ventaja sobre éstos de que no modifican el aspecto ni las
funciones de las superficies de concreto en que se aplican, lo cual resulta útil
en el caso de pisos, pavimentos y losas de concreto reforzado destinados al
tránsito vehicular. Tal es el caso de losas de puentes donde se requiere emplear
sales descongelantes durante el invierno (que a la vez son agentes de corrosión)
y cuyo frecuente deterioro prematuro por este concepto ha dado motivo a
numerosos estudios experimentales de los cuales se ha derivado el desarrollo
de productos selladores a base de silanos, de gran eficacia para inhibir la
penetración de cloruros en el concreto. (Garzón, 2013, pág. 114).
B. Protección directa al acero de refuerzo.
Esta forma de protección tiene por objeto evitar que el acero de refuerzo
experimente corrosión, aun en condiciones propicias para su desarrollo. En
términos generales pueden considerarse dos principales modos de lograrlo: ya
radiante la aplicación de un recubrimiento superficial a las varillas de refuerzo
50
o por la instalación de un sistema de protección catódica. Los recubrimientos
aplicables a las varillas pueden ser metálicos o no metálicos. Entre los
recubrimientos metálicos se distinguen dos tipos:
Las que se efectúan con metales menos "nobles" que el acero, como el
zinc del cadmio, con los cuales al ocurrir la corrosión se "sacrifica" el
metal de recubrimiento porque opera como ánodo, protegiendo así al
acero recubierto.
Los recubrimientos con metales más "nobles" que el acero, como el
cobre y el níquel, que no brindan protección de "sacrificio" y cuya
eficacia depende de la integridad del recubrimiento metálico, pues al
dañar sea éste el acero actúa como ánodo y sufre corrosión. De estos
recubrimientos metálicos, sólo se aplica comercialmente el de zinc
conforme al procedimiento de galvanizado de las varillas de refuerzo,
pero no hay una evidencia consistente de la obtención de buenos
resultados con su empleo, los cuales en particular son dudosos cuando
no todo el acero de refuerzo que se utiliza a en una misma estructura se
encuentra galvanizado. (Garzón, 2013, pág. 116).
El recubrimiento no metálico que más se emplea para proteger al acero de
refuerzo contra la corrosión, consiste en la aplicación de resina epoxy en forma
de polvo, qué se adhiere electrostáticamente a las varillas perfecta mente
limpias y previamente calentadas. Debido a que los resultados en cuanto a la
adherencia con el concreto de las varillas así tratadas suelen ser satisfactorios,
este tipo de recubrimiento es el más frecuentemente aceptado cuando se
requiere dar protección directa al acero de refuerzo; sin embargo, para
disminuir el riesgo de que se formen celdas de corrosión electrolítica, es
recomendable aplicar el recubrimiento epóxico a todo el acero de refuerzo que
se utilice en una misma estructura. (Garzón, 2013, pág. 116).
La protección catódica consiste esencialmente en hacer funcionar al acero de
refuerzo como cátodo, proveyendo un ánodo postizo en el exterior del concreto,
de modo que la corrosión se produzca en este ánodo suplementario, el cual se
designa como ánodo de "sacrificio" debido a que se consume paulatinamente y
por tanto requiere su reposición de manera periódica. Para que se cátodo, es
51
necesario que se establezca una corriente eléctrica al conectar origine la celda
de corrosión, en la cual las varillas funcionen como éstas con el ánodo externo,
para cuyo logro existen dos procedimientos:
Utilizar como ánodo un metal con potencial más alto que el acero en la
escala electroquímica, como por ejemplo magnesio, aluminio o zinc, de
modo puede ser de corriente alterna convertida a directa mediante un
rectifica que al conectar los electrodos se establezca un flujo de
electrones a través del conductor y se forme la celda de corrosión
galvánica.
Hacer fluir una corriente eléctrica directa entre el acero de refuerzo y el
ánodo suplementario, conectándolos a una fuente de energía externa,
que puede ser de corriente alterna convertida a directa mediante un
rectificador. (Garzón, 2013, pág. 117).
En el primer caso se dice que la protección catódica es mediante el uso de un
ánodo galvánico, en tanto que en el segundo es por medio de una corriente
eléctrica aplicada. Un inconveniente del método galvánico es que el ánodo se
consume con demasiada rapidez, por lo cual es necesario reponer lo con
frecuencia; mientras que con el método de corriente aplicada es posible
emplear ánodos hechos con materiales de mayor duración, como por ejemplo
el fierro colado con alto contenido de silicio, o el grafito. Sin embargo, como
ambos métodos tienen sus propios méritos, es factible la utilización de uno u
otro, dependiendo de la evaluación que en cada caso se realice. Los sistemas
de protección catódica se han utilizado con éxito para la protección del acero
de refuerzo contra la corrosión, en diversos tipos de estructuras de concreto,
bajo diferentes condiciones de exposición, entre las que destacan:
Tuberías de concreto presforzado, en contacto con medios corrosivos.
Losas de puentes y pavimentos de concreto reforzado, en donde se
requiere el uso periódico de sales descongelantes.
Plataformas marítimas para la perforación de pozos petroleros, en
donde el concreto tiene diversos grados y condiciones de exposición al
agua de mar. No obstante, es pertinente señalar que en cada caso se ha
tratado de sistemas diseñados específicamente, de acuerdo con las
52
condiciones prevalecientes, y que su ejecución exitosa ha requerido
normalmente la intervención de especialistas en la materia. (Garzón,
2013, pág. 117).
C. Utilización de aditivos en el concreto.
Las substancias o productos que se adicionan al concreto durante el mezclado,
con la finalidad específica de abatir el riesgo de que se produzca corrosión en
el acero de refuerzo, se pueden separar en dos clases de acuerdo con el modo
en que actúan:
Los que tienen la función de inhibir el desarrollo del proceso de
corrosión.
Los que mejoran la capacidad intrínseca del concreto para oponerse a
la penetración de los agentes corrosivos. (Garzón, 2013, pág. 118).
Los aditivos inhibidores de corrosión más comunes son compuestos químico
inorgánico que al ser integrados en el concreto, restringen el desarrollo de las
reacciones electroquímicas entre el acero de refuerzo y el medio que lo rodea.
Los inhibidores anódicos son substancias con gran capacidad para aceptar
electrones, de manera que en cierto modo absorben parte del flujo de iones que
se dirige al ánodo y reducen la intensidad del proceso corrosivo. Los
principales compuestos químicos de este tipo son: nitrito de calcio, nitrito de
sodio, benzoato de sodio y cromato de sodio, y se dice que el primero nitrito
de calcio es el más conocido y utilizado con resultados favorables, pues hay
información en el sentido de que con su empleo se puede retrasar el inicio de
la corrosión y hacer más lenta la velocidad con que ésta evoluciona, sin
embargo, para que la acción inhibidora de estas substancias sea eficaz,
normalmente se requiere emplearlas en elevada pro porción, la cual debe
establecerse en función del grado de corrosividad del medio externo, en
particular del contenido de cloruros. (Garzón, 2013, pág. 118).
Los inhibidores catódicos, opuestamente a los anteriores, son substancias
capaces de aceptar protones, de modo que tienden a desempeñar la función del
cátodo, inhibiendo la formación de celdas de corrosión. Debido a que muchos
de los compuestos químicos de este tipo son alcalinos (como el hidróxido de
53
sodio y el carbonato de sodio) su inclusión en el concreto incrementa el pH de
éste, con lo cual también se favorece la conservación del estado de pasivación
de las varillas de refuerzo. Por último, los inhibidores combinados
corresponden a una mezcla de substancias de los dos tipos precedentes, y se
supone que su eficacia es mayor porque sus efectos se complementan. Más
recientemente, han aparecido en el mercado otros aditivos inhibidores de
corrosión de origen orgánico (a base de aminas y esteres) cuya eficacia en este
aspecto se dice, es superior a la de los aditivos inorgánicos, y que además no
producen efectos secundarios indeseables en el concreto fresco o endurecido.
(Garzón, 2013, pág. 119).
A fin de incrementar la capacidad intrínseca del concreto para oponerse a la
penetración de los agentes de corrosión, es posible considerar también el uso
de dos tipos de aditivos: los reductores del agua de mezclado y los polvos
minerales con propiedades puzolánicas. En el primer caso, el efecto básico que
se persigue con el uso de los aditivos reductores de agua es disminuir la relación
agua/cemento que, conforme se ha mencionado repetidamente, es el medio más
práctico para regular la porosidad y la permeabilidad del concreto al agua y al
aire. De esta manera, hay información en el sentido de que al reducir la relación
agua/cemento con el uso de aditivos reductores de agua de alta eficiencia
(superfluidificantes) se incrementa la oposición del concreta a la penetración
por difusión del ion cloruro y del bióxido de carbono, con lo cual se mejora
sustancialmente su capacidad para proteger al acero de refuerzo contra la
corrosión. En cuanto al efecto de los materiales puzolánicos en este aspecto,
los juicios no siempre concuerdan, y esto puede relacionarse con la gran
variedad de características físicas y químicas de los materiales de esta índole y
con la falta de definición de bases únicas para evaluar comparativamente su
influencia en el concreto. (Garzón, 2013, pág. 120).
“En términos generales, pueden atribuirse a estos materiales las siguientes
acciones cuyos efectos se contra ponen”:
Debido a su función básica de reaccionar con el hidróxido de calcio
liberado por el cemento al hidratarse, las puzolanas tienden a reducir la
alcalinidad del concreto y con ello puede disminuir la capacidad de éste
54
para conservar el estado de pasivación del acero de refuerzo (esta
paulatina supresi6n del hidróxido de calcio por efecto de la acción
puzolánica.
Una acción paralela que suele atribuirse a las buenas puzolanas es que
modifican la estructura porosa de la pasta de cemento hidratada,
reduciendo el tamaño de los poros más grandes, con lo cual se reduce
la permeabilidad intrínseca de la pasta y se hace menos propenso el
concreto a ser penetrado por el agua y el oxígeno del aire. (Garzón,
2013, pág. 120).
Al establecer un balance entre estos efectos opuestos de las puzolanas, hay
inclinación a conceder más peso a la segunda acción que consiste en favorecer
la obtención de menor permeabilidad en la pasta de cemento y el concreto, con
la salvedad de que este beneficio sólo se obtiene con materiales de probada
actividad puzolánica. Por ejemplo, tal es el caso de la microsílice, con cuya
utilización se ha observado una sensible mejoría de la capacidad del concreto
para dar protección al acero de refuerzo contra la corrosión, debido a que
reduce la penetración de cloruros; y un efecto similar se atribuye a ciertas
cenizas volantes. Sin embargo, es oportuno enfatizar la importancia que tiene
un curado húmedo eficiente y prolongado cuando se utilizan puzolanas, pues
hubo constancia de efectos adversos producidos por el uso de cenizas volantes,
sobre la permeabilidad y la carbonatación del concreto, cuando no se le curó
adecuadamente. (Garzón, 2013, pág. 121).
2.3 Marco conceptual
2.3.1 Permeabilidad de suelos.
Los espacios vacíos o los poros entre los granos de la tierra permiten que el agua se
mueva a través de ellos. En la mecánica del suelo y el diseño del establecimiento debe
saber cuánta agua se mueve a través de la tierra en un tiempo solitario. La
penetrabilidad de las suciedades, es decir, el personal con el que pasa el agua a través
de los poros, influye decisivamente en el costo y los desafíos de numerosas cosas
productivas, por ejemplo, niños, por ejemplo, desenterramientos de arena al aire libre
sumergidos o la velocidad combinada de un enlace debajo de la pesadez de un dique,
55
en consecuencia, la importancia de su investigación y seguridad, puntos de vista que
se ejecutarán debajo.
2.3.2 La humedad en los elementos estructurales.
Esta parte trata de los planes fundamentales para comprender el enfoque hipotético
que en este momento pueden ser los problemas de filtración de agua en el subsuelo y
los componentes básicos de una casa y la valoración de sus resultados. La estrategia
que más se utiliza como parte de la formación para tratar las conclusiones a las que
permite tocar base en la hipótesis también se exhibe rápidamente. Normalmente, los
problemas identificados con la corriente de agua que penetran a través de la similitud
con el disfraz de la innovación de alojamiento.
2.3.3 Cimentaciones superficiales.
Es ese establecimiento que tiene una profundidad de establecimiento, y no es
exactamente equivalente al ancho del establecimiento b. En el momento en que el nivel
de establecimiento es cuatro veces la medida más pequeña del establecimiento. Los
establecimientos poco profundos se pueden caracterizar en tipos, según diversas ideas:
por su tipo de trabajo, por su morfología, por su forma en el diseño, etc.
2.3.4 Asentamiento de cimentaciones.
Es ese establecimiento que tiene una profundidad de establecimiento, y no es
exactamente equivalente al ancho del establecimiento b. En el momento en que el nivel
de establecimiento es cuatro veces la medida más pequeña del establecimiento. Los
establecimientos poco profundos se pueden caracterizar en tipos, según diversas ideas:
por su tipo de trabajo, por su morfología, por su forma en el diseño, etc.
2.3.5 Consolidación del suelo.
El procedimiento de combinación es un procedimiento de disminución de volumen,
que ha sido causado por una expansión de cargas en el suelo. La mayor parte del tiempo
ocurre que en medio del procedimiento de combinación, la posición relativa de las
partículas fuertes en un plano similar permanece igual; En esta línea, el desarrollo de
partículas de suelo puede ocurrir solo en el soporte vertical.
56
2.3.6 Capilaridad.
Todos los materiales registraron potencias intermoleculares. Estos pueden llamarse
unión para la instancia de poderes subatómicos interiores y adherencia para la instancia
de fascinación entre partículas de diversos materiales, historias, por ejemplo, agua y
vidrio. En la posibilidad de que los poderes de agarre entre un fluido y otro material
sean más prominentes que los poderes atrayentes intermoleculares del fluido, la
superficie del material diverso será "mojada" por el fluido. Mercurio, por ejemplo,
tiene un apego sólido; por lo tanto, mojará una cantidad única de diversos materiales.
2.3.8 Nivel freático.
Una de las más importantes contemplaciones en la mecánica del suelo es la
investigación del agua del suelo en las propiedades de la construcción. En la medida
de lo posible, las pruebas muestran cuánto puede variar el suelo de líquido fuerte a
grueso con contenido de agua. Las percepciones individuales del suelo seco y
bochornoso alrededor de los desenterramientos, a lo largo de las calles y en otro lugar,
en un amplio intervalo en sus estados distintivos. Los suelos firmes son duros,
delicados y tienden a retroceder cuando están secos, y son delicados, de plástico y
tienen tendencia a ser descubiertos cuando están húmedos. Las sucias son duraderas
para desintegrar moldes para los estados húmedo y seco individualmente.
57
CAPÍTULO III
PROCEDIMIENTOS METODOLÓGICOS DE
LA INVESTIGACIÓN
3.1 Método de investigación.
El desarrollo del trabajo de investigación es de metodología científica, es de importancia
fundamental porque los hechos se relacionan, a partir de los resultados obtenidos o nuevos
conocimientos y tengan el grado máximo de exactitud y confiabilidad. Para ello se planeó
una metodología o procedimiento ordenado que se sigue para establecer lo significativo
de los hechos y fenómenos hacia los cuales está encaminado el significado de la
investigación; se desarrolla el presente trabajo tomando en consideración los aspectos
siguientes: se basa en la teoría científica, es empírico, tiene como fundamento la duda
científica, es inferencial, es problemático – hipotético, es autocrítico y es preciso.
3.2 Características de la investigación.
3.2.1 Enfoque cuantitativo.
Porque el trabajo se desarrolla en el campo de las ciencias físico – naturales,
empleando el método deductivo varado en resultado de ensayos de laboratorio, que se
cuantifica los ensayos de laboratorio manifiestan la calidad del suelo en lo que respecta
su capacidad de carga; para con ello contrastar las características de las cimentaciones
de viviendas encontradas y que tienen diferentes patologías.
3.2.2 Nivel explicativo.
Porque el desarrollo del trabajo está dirigido a responder por las causas que originan
la presencia de patologías en las cimentaciones superficiales de La urb. Santo tomas
58
de Juliaca; dentro de lo que se establecerá sus causas y la posible solución a fin de que
las cimentaciones superficiales referidas alcancen la durabilidad deseada.
3.2.3 Tipo aplicada.
L desarrollo del presente trabajo requiere de estudio de suelos, comportamiento del
agua subterránea, capacidad de caga de suelos, entre otros aspectos, todo esto se aborda
en base al empleo de conocimientos técnicos y básicos.
3.3 Población y muestra.
La selección de la población y muestra, como en todo trabajo de construcción y
generación de problemas geotécnicos en ingeniería, el trabajo tiene las características
siguientes:
POBLACIÓN : Urbanizaciones de la ciudad de Juliaca.
MUESTRA : Urb. Santa Adriana.
ESTUDIO : En quince (15) viviendas.
ESTUDIOS ESPECÍFICOS : - Estudio de suelos.
- Análisis de estratigráfico.
- Aguas subterráneas.
- Capacidad de carga.
- Problemas estructurales en cimentaciones de
viviendas.
TIPO DE MUESTRA : No probabilística.
CLASE DE MUESTRA : Intencionada (selección de quince viviendas).
3.4 Técnicas e instrumentos de recolección de información.
3.4.1 Ubicación y tipo de material de construcción de viviendas seleccionadas con
daños estructurales en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
59
Cuadro 2. Ubicación y material de construcción de viviendas seleccionadas con daños
estructurales en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
N° Ubicación Mz Lote N° Material construcción
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
E-2
E-2
H-2
J
D-1
J
G
E-3
B-2
E-3
C-1
C-1
A-4
H-1
I-2
1
27
3
28
3
8-A
1
6
10
10
2
4
1
1
2
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
Fuente: Elaboración Propia – Febrero 2019.
3.4.2 Propiedades físicas y mecánicas de los suelos de cimentaciones superficiales
de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Contenido natural de humedad.
Análisis granulométrico.
Límites de consistencia.
Clasificación de suelos.
Densidad seca máxima por compactación.
60
1. Contenido natural de humedad.
Cuadro 3. Resultados del ensayo de contenido de humedad de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca
N° Ubicación Contenido natural de humedad ASTM D 2216
(W %) (W %)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
23.63
9.83
8.68
9.22
8.12
15 %
15 %
15 %
15 %
15 %
Promedio 14.04 15 %
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
2. Análisis granulométrico.
Cuadro 4. Resultados del ensayo de análisis granulométrico de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca
N° Ubicación
Granulometría
Cu ASTM D 422
Cu Grava
(%)
Arena
(%)
Finos
(%)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
48.40
48.16
47.80
40.20
46.80
44.56
46.67
49.15
50.73
39.44
7.04
5.17
3.05
9.07
13.76
2.10
1.80
1.78
1.91
1.78
1 – 3
1 – 3
1 – 3
1 – 3
1 – 3
Promedio 46.27 46.41 7.61 1.87 1 – 3
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
3. Límites de consistencia.
61
Cuadro 5. Resultados del ensayo de límites de consistencia de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca
N° Ubicación Límites De Consistencia ASTM D 424
Ip (w%) LL (w%) LP (w%) Ip (w%)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
26.40
24.37
22.09
22.14
28.63
16.19
15.62
13.27
14.01
20.53
10.22
8.62
8.81
8.13
8.10
<10.00
<10.00
<10.00
<10.0
<10.00
Promedio 24.28 15.93 8.34 <10.00
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
4. Clasificación de suelos.
Cuadro 6. Resultados del ensayo de clasificación de suelos de cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación
Clasificación ASTM D 2216
SUCS SUCS AASHTO
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
CL
CH
CH
CL
CH
A – 3
A – 3
A – 3
A – 3
A – 3
CL
CL
CL
CL
CL
Promedio CH y CL A – 3 CL
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
5. Densidad seca máxima por compactación.
62
Cuadro 7. Resultados del ensayo de densidad seca máxima por compactación de
suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca
N° Ubicación
Compactación ASTM D 1557
Ds (gr/cm3) Ds (gr/cm3) COA (w %)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
1.620
1.650
1.670
1.680
1.640
7.80
8.10
8.63
8.10
8.20
> 1.90
> 1.90
> 1.90
> 1.90
> 1.90
Promedio 1.663 8.31 > 1.90
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
3.4.3 Características geométricas y estructurales de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
63
Cuadro 8. Viviendas seleccionadas con daños estructurales en la Urb. Santa Adriana
de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
N°
Cimentación
zapatas aisl.
A = ancho
B = largo
H = peralte
Profundidad
cimentación
(mt)
Cimiento y
sobrecimiento
Niveles de
construcción
1 Urb. Sta. Adriana E-2 1
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.40
1.25 C° ciclópeo 2
2 Urb. Sta. Adriana E-2 27
A = 1.20
B = 1.20
H = 0.50
0.90 C° ciclópeo 2
3 Urb. Sta. Adriana H-2 3
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.40
0.95 C° ciclópeo 2
4 Urb. Sta. Adriana J 28
A = 1.20
B = 1.20
H = 0.40
1.00 C° ciclópeo 1
5 Urb. Sta. Adriana D-1 3
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.40
1.10 C° ciclópeo 2
6 Urb. Sta. Adriana J 8-A
A = 1.30
B = 1.30
H = 0.40
1.15 C° ciclópeo 2
7 Urb. Sta. Adriana G 1
A = 0.90
B = 0.90
H = 0.50
0.95 C° ciclópeo 1
8 Urb. Sta. Adriana E-3 16
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.40
0.80 C° ciclópeo 1
9 Urb. Sta. Adriana B-2 10
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.50
1.10 C° ciclópeo 2
10 Urb. Sta. Adriana E-3 10
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.40
1.15 C° ciclópeo 2
11 Urb. Sta. Adriana C-1 2
A = 1.20
B = 1.20
H = 0.50
1.20 C° ciclópeo 2
12 Urb. Sta. Adriana C-1 4
A = 1.30
B = 1.30
H = 0.30
1.10 C° ciclópeo 1
13 Urb. Sta. Adriana A-4 1
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.40
1.00 C° ciclópeo 2
14 Urb. Sta. Adriana H-1 1
A = 1.30
B = 1.30
H = 0.45
1.15 C° ciclópeo 2
15 Urb. Sta. Adriana I-1 2
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.35
1.10 C° ciclópeo 2
Fuente: Elaboración Propia – Registro Municipal Febrero 2005.
64
3.4.4 Capacidad de carga de los suelos de cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
1. Vivienda en la manzana E-2, Lote 1.
Cuadro 9. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de laboratorio
“corte directo” en muestras de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de
la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
Datos del espécimen Espécimen 01 Espécimen 02 Espécimen 03
Inicial Final Inicial Final Inicial Final
Altura (h) (cm) 1.94 1.94 1.94
Área (A) (cm2) 35.58 35.58 35.58
Densidad Seca (yd) (gr/cm3) 1.45 1.41 1.45
Humedad (w) (%) 33.70 34.11 33.62 34.08 33.82 34.00
Esfuerzo Normal (kg/cm2) 1.00 2.00 4.00
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
Cuadro 10. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca
Calicata
Muestra
SUCS
Cohesión
©
Angulo
Friccion
Informa
(Ø)
Fact. de Capac.
de Carga
Ancho de
Ciment.
(B)
(m)
Densidad
Natural
(gr/cc)
Profund.
Ciment.
(DI)
(m)
qu
(Tn/m2)
q Adm
F.S. (3)
(kg/cm2) Nc Nq Nr
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 1.50 15.24 0.51
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 1.80 17.38 0.58
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 2.00 18.80 0.63
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 2.30 20.93 0.70
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 2.50 22.36 0.75
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
65
2. Vivienda en la manzana C-1, Lote 2.
Cuadro 11. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de laboratorio
“corte directo” en muestras de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas
de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
Datos del espécimen Espécimen 01 Espécimen 02 Espécimen 03
Inicial Final Inicial Final Inicial Final
Altura (h) (cm) 1.94 1.94 1.94
Área (A) (cm2) 35.58 35.58 35.58
Densidad Seca (yd) (gr/cm3) 1.17 1.15 1.18
Humedad (w) (%) 42.22 49.67 48.24 49.59 48.27 49.33
Esfuerzo Normal (kg/cm2) 1.00 2.00 4.00
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
Cuadro 12. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca
Calicata
Muestra
SUCS
Cohesión
©
Angulo
Friccion
Informa
(Ø)
Fact. de Capac.
de Carga
Ancho de
Ciment.
(B)
(m)
Densidad
Natural
(gr/cc)
Profund.
Ciment.
(DI)
(m)
qu
(Tn/m2)
q Adm
F.S. (3)
(kg/cm2) Nc Nq Nr
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 1.50 11.86 0.40
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 1.80 13.66 0.46
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 2.00 14.86 0.50
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 2.30 16.66 0.56
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 2.50 17.85 0.60
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
66
3.4.5 Valoración de sustancias químicas contaminantes, contenidas en suelos y
agua en contacto al concreto de las cimentaciones superficiales de viviendas
de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
1. Análisis del agua contaminada con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
H-2, lote 3 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
A. Datos de muestreo de agua
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana H-2, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana H-2, lote 3 Juliaca
San
Román
Puno 07 – diciembre – 2018
11:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana H-2, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
334
277
264
179
194
222
144
159
158
27
34
40
Promedio 291.7 198.7 153.7 33.7
2. Análisis del agua contaminada con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
E-3, lote 6 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
67
A. Datos de muestreo de agua
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana E-3, lote 6 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana E-3, lote 6 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana E-3, lote 6 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
309
294
301
229
224
240
132
144
154
16
22
20
Promedio 301.3 231 143.3 19.3
3. Análisis del agua contaminada con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
A-4, lote 1 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
A. Datos de muestreo de agua
Condigo
de
campo
Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana A-4, lote 1 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana A-4, lote 1 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana A-4, lote 1 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
68
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
242
259
267
121
133
136
104
112
123
32
28
26
Promedio 256 130 113 28.7
1. Análisis de suelos contaminados con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
E-2, lote 27 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
A. Datos de muestreo de suelos.
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Calicata I
manzana E-2, lote 27 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 2 Calicata I
manzana E-2, lote 27 Juliaca
San
Román
Puno 07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 3 Calicata I
manzana E-2, lote 27 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
279
294
277
194
205
226
162
164
167
40
42
39
Promedio 283.3 208.3 164.3 40.3
2. Análisis de suelos contaminados con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
D-1, lote 3 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
69
A. Datos de muestreo de suelos.
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Calicata II
manzana D-1, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 2 Calicata II
manzana D-1, lote 3 Juliaca
San
Román
Puno 07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 3 Calicata II
manzana D-1, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
324
307
311
244
232
254
164
170
167
27
26
30
Promedio 314 243.3 167 27.7
3. Análisis de suelos contaminados con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
C-1, lote 2 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
C. Datos de muestreo de agua
Condigo
de
campo
Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana C-1, lote 2 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana C-1, lote 2 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana C-1, lote 2 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
70
D. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
242
259
267
121
133
136
104
112
123
32
28
26
Promedio 256 130 113 28.7
3.4.6 Evaluación de las resistencias en compresión del concreto en estructuras
dañadas de las cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
1. Ubicación de la vivienda : Manzana E-2
: Lote 1.
Cuadro 13. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
E-2
E-2
E-2
E-2
E-2
E-2
1
1
1
1
1
1
10
10
10
10
10
10
184
184
184
184
184
184
130
138
141
150
144
145
5
5
5
5
5
5
70.65
75.00
76.63
81.52
78.26
78.80
Promedio 184 141.33 76.81
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
2. Ubicación de la vivienda : Manzana H-2
: Lote 3.
71
Cuadro 14. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
H-2
H-2
H-2
H-2
H-2
H-2
3
3
3
3
3
3
10
10
10
10
10
10
175
175
175
175
175
175
145
156
131
142
159
148
11
11
11
11
11
11
82.86
49.14
74.86
81.14
90.86
84.57
Promedio 175 146.83 83.90
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
3. Ubicación de la vivienda : Manzana G.
: Lote 1.
Cuadro 15. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
G
G
G
G
G
G
1
1
1
1
1
1
10
10
10
10
10
10
163
163
163
163
163
163
142
134
139
133
148
141
11
11
11
11
11
11
87.12
82.21
85.28
81.60
90.80
86.50
Promedio 163 139.50 85.58
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
72
4. Ubicación de la vivienda : Manzana B-2.
: Lote 10.
Cuadro 16. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
B-2
B-2
B-2
B-2
B-2
B-2
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
182
182
182
182
182
182
133
141
148
143
135
131
9
9
9
9
9
9
73.08
77.47
81.32
78.57
74.18
71.98
Promedio 182 138.50 76.09
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
5. Ubicación de la vivienda : Manzana H-1.
: Lote 1.
Cuadro 17. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
H-1
H-1
H-1
H-1
H-1
H-1
1
1
1
1
1
1
10
10
10
10
10
10
189
189
189
189
189
189
145
149
160
147
151
141
7
7
7
7
7
7
76.72
78.84
84.66
77.78
79.89
74.60
Promedio 189 148.83 78.74
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
73
6. Ubicación de la vivienda : Manzana I-2.
: Lote 2.
Cuadro 18. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculado
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
I-2
I-2
I-2
I-2
I-2
I-2
2
2
2
2
2
2
10
10
10
10
10
10
193
193
193
193
193
193
150
144
156
151
150
148
10
10
10
10
10
10
77.72
74.61
80.83
78.24
77.72
76.68
Promedio 193 149.83 77.63
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
74
CAPÍTULO IV
ANALISIS DE RESULTADOS
4.1 Características estructurales de las viviendas seleccionadas de la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
Las viviendas de la Urb. Santa Adriana se han construido sobre terrenos húmedos, gran
parte del área de lotización esta sobre rellenos de materiales que procede de demoliciones
de construcciones de adobe y de vías por lo que no están debidamente compactadas y
tienen capacidades de cargas bajas, se observa que las estructuras sobre todo zapatas
cimientos y sobre cimientos son atacadas por la humedad superficial y subterránea.
Las características de la construcción de viviendas se describen a continuación:
4.1.1 Construcción de cimientos y sobrecimientos corridos en construcciones de
ladrillo en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Aproximadamente en la zona en estudio se tiene un 70% de viviendas de material
noble y con muros de ladrillo. Las características fundamentales de estas
construcciones son las siguientes:
Cimientos y sobrecimientos de piedra asentada con barro.
Cimentación de concreto ciclópeo y sobrecimiento de piedra asentada con
mortero.
Cimentación de piedra y sobrecimiento de concreto ciclópeo.
Construcciones de dos pisos y mayores.
Construcciones con deficiente mano de obra.
Muros de dimensiones exageradas en altura y en longitud.
75
Elementos estructurales, como columnas, vigas mal distribuidas y mal
dimensionadas.
Construcciones sobre rellenos en altura considerable sin compactación
adecuada.
Presencia de asentamientos prematuros en construcciones sobre rellenos.
Cimientos y sobrecimientos construidos sobre rellenos y aguas superficiales
contaminadas.
Niveles de vías e interiores de construcciones inciertas.
Construcciones sobre rellenos sin compactación, expuestas a asentamientos
excesivos.
Cimientos y sobrecimientos sin protección contra agentes químicos de
destrucción.
En la actualidad el área de estudio, tiene grandes áreas de agua superficiales
estancadas, con flora y fauna silvestre activa, áreas que se vienen rellenando
paulatinamente, donde o se ha definido los niveles de vías, que deben servir para
establecer los niveles en el interior de las construcciones.
4.1.2 Análisis de diseños de cimientos y sobrecimientos corridos en la Urb. Santa
Adriana de la ciudad de Juliaca.
Efectuado la visita de estudio a la zona determinada, se ha detectado las siguientes
características de diseño en cimientos y sobrecimientos corridos de muros de ladrillo
y adobe.
Dimensiones inadecuadas sin estudio de suelos.
No se tiene relación de niveles de vías e interior de construcciones.
Alturas de rellenos no determinadas.
A. Dimensiones inadecuadas.
Especificaciones.
Las dimensiones en alturas y volúmenes de cimientos y sobrecimientos
deben serlas adecuadas, en función de las dimensiones en longitud y
altura de muros.
76
Recomendaciones.
El ancho, altura y longitud de sobrecimientos, debe efectuarse en
función de los suelos y las dimensiones de muros.
B. Sin estudio de suelos.
Especificación.
La capacidad portante de los suelos donde se ubican los cimientos y
sobrecimientos, influye en sus dimensiones y características.
Recomendaciones.
Se tiene ensayos de laboratorio básicos, como clasificación de suelos
y/o granulometría, que ayudan a establecer el tipo de suelos y facilita
las dimensiones a determinar en cimientos y sobrecimientos.
C. Relación de niveles de vías y construcciones.
Especificaciones.
Para determinar los niveles de piso terminado en los interiores de las
construcciones, los niveles de vías deben estar determinados; lo que
también facilitará las dimensiones de los sobrecimientos sobre todo y
se pueda proteger a los muros. Otro aspecto importante es el control de
humedad subterránea en los ambientes del primer piso.
Recomendaciones.
Los niveles de piso terminados de áreas libres y habitantes en el primer
piso deben ser mayores a los niveles de las vías para el control de la
humedad.
D. Alturas de rellenos controladas.
Especificaciones.
En todo diseño de nuevas áreas urbanizables, después de la
determinación de vías; se debe establecer los niveles que
fundamentalmente están referidos a las tapas de buzones del sistema de
desagüe.
77
Recomendaciones.
Las alturas de relleno, deben ser controladas, estos deben ser efectuados
con suelos apropiados y procesos de compactación adecuaos, para
evitar asentamientos considerables y la aparición de grietas en
elementos estructurales y muros.
4.2 Características de ubicación y tipo de material de construcción de viviendas
seleccionadas con daños estructurales en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca.
La muestra considerada es de quince (15) viviendas, que se ubican en diferentes manzanas
de la urbanización, lo que se detalla a continuación.
Cuadro 19. Ubicación y material de construcción de viviendas seleccionadas con
daños estructurales en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
N° Ubicación Mz Lote N° Material construcción
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
Urb. Santa Adriana
E-2
E-2
H-2
J
D-1
J
G
E-3
B-2
E-3
C-1
C-1
A-4
H-1
I-2
1
27
3
28
3
8-A
1
6
10
10
2
4
1
1
2
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
C° A° y muros ladrillo
Fuente: Elaboración Propia – Febrero 2019.
78
4.3 Propiedades físicas y mecánicas de los suelos de cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Para determinar las propiedades físicas y mecánicas se efectuaron los siguientes
ensayos de suelos en laboratorio.
Contenido natural de humedad.
Análisis granulométrico.
Límites de consistencia.
Clasificación de suelos.
Densidad seca máxima por compactación.
Los resultados de cada ensayo se muestran a continuación.
1. Contenido natural de humedad.
Este ensayo se ha efectuado tomando en cuenta lo siguiente:
Se ha considerado cinco (5) ensayos.
La profundidad de extracción de la muestra fue de 0.90 mt.
Los resultados se muestran a continuación.
Cuadro 20. Resultados del ensayo de contenido de humedad de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca
N° Ubicación Contenido natural de humedad ASTM D 2216
(W %) (W %)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
23.63
9.83
8.68
9.22
8.12
15 %
15 %
15 %
15 %
15 %
Promedio 14.04 15 %
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
Análisis de resultados.
El contenido natural de humedad promedio de suelos en las cimentaciones
deben de ser conocidas.
79
El contenido de humedad de suelos de cimentaciones se efectúa
cumpliendo las especificaciones emanadas por la norma ASTM D 2216.
El contenido promedio de humedad determinada en los suelos de
cimentaciones de viviendas de la Urb. Santa Adriana es 14.04 %.
El contenido óptimo humedad promedio de la densidad seca máxima en un
proceso de compactación de suelos de cimentaciones de la Urb. Santa
Adriana es de 8.31 %.
Efectuado la comparación del contenido óptimo de humedad del suelos de
8.31 % y el contenido de humedad del mismo suelo de 14.04 %, lo que
hace entender que los suelos de cantera tienen humedad normal.
2. Análisis granulométrico.
Este ensayo se ha efectuado tomando en cuenta lo siguiente:
Se ha considerado cinco (5) ensayos.
La profundidad de extracción de la muestra fue de 0.90 mt.
Los resultados se muestran a continuación.
Cuadro 21. Resultados del ensayo de análisis granulométrico de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca
N° Ubicación
Granulometría
Cu ASTM D 422
Cu Grava
(%)
Arena
(%)
Finos
(%)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
48.40
48.16
47.80
40.20
46.80
44.56
46.67
49.15
50.73
39.44
7.04
5.17
3.05
9.07
13.76
0.01
4.18
4.18
3.26
4.18
1 – 3
1 – 3
1 – 3
1 – 3
1 – 3
Promedio 46.27 46.41 7.61 3.87 1 – 3
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
Análisis de resultados.
El análisis granulométrico de suelos de las cimentaciones, se efectúa
cumpliendo las especificaciones emanadas por la norma ASTM D 422.
80
El valor de la granulometría promedio es de 46.27% de suelos gruesos, del
46.41% de suelos medianos y 7.61% de suelos finos, con un coeficiente de
uniformidad (Cu) de 3.87.
Tomando en consideración la noma ASTM D 422, establece para suelos
de cimentaciones superficiales el coeficiente de uniformidad (Cu)
establece valores entre 1 y 3; y el valor de 3.87 hace entender que el suelos
es de mala gradación y no recomendable para suelos de cimentaciones.
3. Límites de consistencia.
Este ensayo se ha efectuado tomando en cuenta lo siguiente:
Se ha considerado cinco (5) ensayos.
La profundidad de extracción de la muestra fue de 0.90 mt.
Los resultados se muestran a continuación.
Cuadro 22. Resultados del ensayo de límites de consistencia de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad
de Juliaca
N° Ubicación Límites De Consistencia ASTM D 424
Ip (w%) LL (w%) LP (w%) Ip (w%)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
26.40
24.37
22.09
22.14
28.63
16.19
15.62
13.27
14.01
20.53
10.22
8.62
8.81
8.13
8.10
<10.00
<10.00
<10.00
<10.0
<10.00
Promedio 24.28 15.93 8.34 <10.00
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
Análisis de resultados.
Los límites de consistencia de suelos para cimentaciones superficiales, se
efectúa cumpliendo las especificaciones emanadas por la norma ASTM D
424.
El valor promedio alcanzados es de: limite liquido (LL) 24.28%. Limite
plástico (Lp) 15.93%, índice de plasticidad (Ip) 8.34%.
81
Tomando en consideración la norma ASTM D 424, establece para suelos
de cimentaciones superficiales un índice de plasticidad (Ip) menor del
10%; lo que hace entender que el suelo no es recomendable para
cimentaciones superficiales.
4. Clasificación de suelos.
Este ensayo se ha efectuado tomando en cuenta lo siguiente:
Se ha considerado cinco (5) ensayos.
La profundidad de extracción de la muestra fue de 0.90 mt.
Los resultados se muestran a continuación.
Cuadro 23. Resultados del ensayo de clasificación de suelos de cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación
Clasificación ASTM D 2216
SUCS SUCS AASHTO
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
CL
CH
CH
CL
CH
A – 3
A – 3
A – 3
A – 3
A – 3
CL
CL
CL
CL
CL
Promedio CH y CL A – 3 CL
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
Análisis de resultados.
La clasificación de suelos para cimentaciones superficies, se efectúa
cumpliendo las especificaciones emanadas por la norma ASTM D 2216.
El tipo de suelos promedio alcanzados en el sistema unificado de
clasificación de suelos (SUCS) es “CL”.
Tomando en consideración la norma ASTM D 2216, establece para suelos
de cimentaciones superficiales según el sistema unificado de clasificación
de suelos (SUCS) de GW o SW; por tanto los suelos CH y CL hace
entender que estos suelos no son recomendables para cimentaciones
superficiales.
82
5. Densidad seca máxima por compactación.
Este ensayo se ha efectuado tomando en cuenta lo siguiente:
Se ha considerado cinco (5) ensayos.
La profundidad de extracción de la muestra fue de 0.90 mt.
El equipo empleado es el que corresponde a Proctor modificado.
Los resultados se muestran a continuación.
Cuadro 24. Resultados del ensayo de densidad seca máxima por compactación de
suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca
N° Ubicación
Compactación ASTM D 1557
Ds (gr/cm3) Ds (gr/cm3) COA (w %)
1
2
3
4
5
Manzana E-2 – lote 1
Manzana H-2 – lote 3
Manzana G – lote 1
Manzana B-2 – lote 10
Manzana H-1 – lote 1
1.620
1.650
1.670
1.680
1.640
7.80
8.10
8.63
8.10
8.20
> 1.90
> 1.90
> 1.90
> 1.90
> 1.90
Promedio 1.663 8.31 > 1.90
Fuente: Resultados de ensayos de laboratorio de la EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
Análisis de resultados.
La densidad seca máxima de suelos de cimentaciones superficiales, se
efectúa cumpliendo las especificaciones emanadas por la norma ASTM D
1557.
El valor promedio alcanzados en la compactación efectuadas con el equipo
Proctor modificado es de 1.663 gr/cm3.
Tomando en consideración la norma ASTM D 1557, establece para suelos
de cimentaciones superficiales una densidad seca máxima mayor de 1.60
gr/cm3, por tanto el valor de 1.663 gr/cm3, hace entender que es un suelo
poco recomendable para cimentaciones superficiales.
83
4.4 Inventario de las características geométricas y estructurales de las
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la
ciudad de Juliaca.
Las construcciones de viviendas en a Urb. Santa Adriana son de concreto armado y
muros de albañilería, de uno y de dos pisos por lo general; los elementos estructurales
considerados son de cimentación con zapatas aisladas, columnas, vigas, losas de
concreto, muros de ladrillo asentadas con mortero y escaleras de concreto armado; con
las características siguientes:
Suelos de cimentaciones con material no clasificado con escaso compactación.
Cimentación con zapatas aisladas de concreto armado.
Cimientos y sobrecimientos de concreto ciclópeo.
Construcción de uno y de dos niveles.
Relación de niveles de piso terminado del primer piso y de pavimentos
deficientes.
Ambientes con interiores de dimensiones exageradas.
Interior de habitaciones del primer nivel con exceso de humedad producido por
el fenómeno de ascensión capilar de las aguas subterráneas.
Notorio contenido de suelos y aguas en la cimentación contaminada con
sustancias químicas.
Se ha seleccionado quince (15) viviendas para el presente estudio, cuyas características
geométricas de las viviendas se muestran a continuación.
84
Cuadro 25. Viviendas seleccionadas con daños estructurales en la Urb. Santa Adriana
de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
N°
Cimentación
zapatas aisl.
A = ancho
B = largo
H = peralte
Profundidad
cimentación
(mt)
Cimiento y
sobrecimiento
Niveles de
construcción
1 Urb. Sta. Adriana E-2 1
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.40
1.25 C° ciclópeo 2
2 Urb. Sta. Adriana E-2 27
A = 1.20
B = 1.20
H = 0.50
0.90 C° ciclópeo 2
3 Urb. Sta. Adriana H-2 3
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.40
0.95 C° ciclópeo 2
4 Urb. Sta. Adriana J 28
A = 1.20
B = 1.20
H = 0.40
1.00 C° ciclópeo 1
5 Urb. Sta. Adriana D-1 3
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.40
1.10 C° ciclópeo 2
6 Urb. Sta. Adriana J 8-A
A = 1.30
B = 1.30
H = 0.40
1.15 C° ciclópeo 2
7 Urb. Sta. Adriana G 1
A = 0.90
B = 0.90
H = 0.50
0.95 C° ciclópeo 1
8 Urb. Sta. Adriana E-3 16
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.40
0.80 C° ciclópeo 1
9 Urb. Sta. Adriana B-2 10
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.50
1.10 C° ciclópeo 2
10 Urb. Sta. Adriana E-3 10
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.40
1.15 C° ciclópeo 2
11 Urb. Sta. Adriana C-1 2
A = 1.20
B = 1.20
H = 0.50
1.20 C° ciclópeo 2
12 Urb. Sta. Adriana C-1 4
A = 1.30
B = 1.30
H = 0.30
1.10 C° ciclópeo 1
13 Urb. Sta. Adriana A-4 1
A = 1.00
B = 1.00
H = 0.40
1.00 C° ciclópeo 2
14 Urb. Sta. Adriana H-1 1
A = 1.30
B = 1.30
H = 0.45
1.15 C° ciclópeo 2
15 Urb. Sta. Adriana I-1 2
A = 1.10
B = 1.10
H = 0.35
1.10 C° ciclópeo 2
Fuente: Elaboración Propia – Registro Municipal Febrero 2005.
85
4.5 Capacidad de carga de los suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de
la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Una de las características de los suelos de cimentación es que en toda la extensión de la
Urb. Santa Adriana está constituido por rellenos de suelos no clasificados y sin
compactación alguna; tomando en cuenta los ensayos de laboratorio efectuados y tomando
en consideración el sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) los suelos
corresponde al tipo CH y CL que se interpreta como suelos finos. Seguidamente tomando
en consideración el análisis granulométrico la conformación por el tamaño de sus
partículas en los suelos de cimentación están distribuidos en un promedio del 46.27% en
partículas granulares, 46.41 % en arenas y 7.61 % de suelos finos; seguidamente en lo que
respecta a los límites de conciencia, el limite líquido (LL) es de 24.28 %, el limite plástico
(Lp) es de 15.93 y el índice de plasticidad (Ip) de 8.34. Referente a la capacidad de carga
determinada de los suelos de cimentación, por medio del ensayo “corte directo” en tres
lugares de la zona donde se ubica las construcciones de viviendas seleccionadas en la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca, tiene las ubicaciones siguientes:
Vivienda en la manzana E-2, Lote 1.
Vivienda en la manzana C-1, Lote 2.
Los resultados del ensayo “corte directo” se muestran a continuación.
3. Vivienda en la manzana E-2, Lote 1.
Cuadro 26. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de laboratorio
“corte directo” en muestras de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas de
la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
Datos del espécimen Espécimen 01 Espécimen 02 Espécimen 03
Inicial Final Inicial Final Inicial Final
Altura (h) (cm) 1.94 1.94 1.94
Área (A) (cm2) 35.58 35.58 35.58
Densidad Seca (yd) (gr/cm3) 1.45 1.41 1.45
Humedad (w) (%) 33.70 34.11 33.62 34.08 33.82 34.00
Esfuerzo Normal (kg/cm2) 1.00 2.00 4.00
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
86
Luego se efectúa el cálculo de capacidad portante de zapatas cuadradas, siendo los
resultados los siguientes:
Cuadro 27. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca
Calicata
Muestra
SUCS
Cohesión
©
Angulo
Friccion
Informa
(Ø)
Fact. de Capac.
de Carga
Ancho de
Ciment.
(B)
(m)
Densidad
Natural
(gr/cc)
Profund.
Ciment.
(DI)
(m)
qu
(Tn/m2)
q Adm
F.S. (3)
(kg/cm2) Nc Nq Nr
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 1.50 15.24 0.51
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 1.80 17.38 0.58
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 2.00 18.80 0.63
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 2.30 20.93 0.70
C - 01
CH 0.1368 16.09 13.76 4.97 1.85 2 1.43 2.50 22.36 0.75
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
4. Vivienda en la manzana C-1, Lote 2.
Cuadro 28. Características geométricas y mecánicas para el ensayo de laboratorio
“corte directo” en muestras de suelos de cimentaciones superficiales de viviendas
de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
Datos del espécimen Espécimen 01 Espécimen 02 Espécimen 03
Inicial Final Inicial Final Inicial Final
Altura (h) (cm) 1.94 1.94 1.94
Área (A) (cm2) 35.58 35.58 35.58
Densidad Seca (yd) (gr/cm3) 1.17 1.15 1.18
Humedad (w) (%) 42.22 49.67 48.24 49.59 48.27 49.33
Esfuerzo Normal (kg/cm2) 1.00 2.00 4.00
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
87
Luego se efectuó el cálculo de capacidad portante de zapatas cuadradas, siendo los
resultados los siguientes:
Cuadro 29. Resumen de resultados de la capacidad de carga admisible de suelos de
cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de
Juliaca
Calicata
Muestra
SUCS
Cohesión
©
Angulo
Friccion
Informa
(Ø)
Fact. de Capac.
de Carga
Ancho de
Ciment.
(B)
(m)
Densidad
Natural
(gr/cc)
Profund.
Ciment.
(DI)
(m)
qu
(Tn/m2)
q Adm
F.S. (3)
(kg/cm2) Nc Nq Nr
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 1.50 11.86 0.40
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 1.80 13.66 0.46
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 2.00 14.86 0.50
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 2.30 16.66 0.56
C - 01
CH 0.0566 16.41 14.06 5.14 1.97 2 1.17 2.50 17.85 0.60
Fuente: Ensayos de laboratorio corte directo EPIC – UANCV – Juliaca, Diciembre 2018.
Análisis de resultados.
Los ensayos de capacidad de carga en suelos de cimentaciones de la
vivienda de la manzana E-2, lote 1 y la vivienda de la manzana C-1 lote
2 manifiesta las características siguientes:
Densidad natural : De 1.15 gr/cm3 hasta 1.45 gr/cm3.
Capacidad admisible : De 0.40 gr/cm2 hasta 0.75 gr/cm2.
Las cimentaciones de manera generalizada son zapatas aisladas de
forma cuadrada, los que son de dimensiones insuficientes.
La densidad natural es baja, lo que permite deducir que los suelos de
cimentación son pésimos para obras de cimentación.
En las cimentaciones futuras, debe de tomarse en cuenta diseñar
cimentaciones con zapatas combinadas y zapatas conectadas.
88
4.6 Análisis y valoración de sustancias químicas contaminantes, contenidas en
suelos y agua en contacto al concreto de las cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
4.6.1 Análisis y valoración de sustancias químicas contaminantes, contenidas en
el agua en contacto al concreto de las cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
1. Análisis del agua contaminada con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
H-2, lote 3 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
A. Datos de muestreo de agua
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana H-2, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana H-2, lote 3 Juliaca
San
Román
Puno 07 – diciembre – 2018
11:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana H-2, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
334
277
264
179
194
222
144
159
158
27
34
40
Promedio 291.7 198.7 153.7 33.7
89
2. Análisis del agua contaminada con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
E-3, lote 6 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
C. Datos de muestreo de agua
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana E-3, lote 6 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana E-3, lote 6 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana E-3, lote 6 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
D. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
309
294
301
229
224
240
132
144
154
16
22
20
Promedio 301.3 231 143.3 19.3
3. Análisis del agua contaminada con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
A-4, lote 1 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
E. Datos de muestreo de agua
Condigo
de
campo
Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana A-4, lote 1 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana A-4, lote 1 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana A-4, lote 1 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
90
F. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
242
259
267
121
133
136
104
112
123
32
28
26
Promedio 256 130 113 28.7
4.6.1.1 Discusión de resultados del análisis de agua de las cimentaciones de
viviendas seleccionadas en a Urb. Primavera.
Efectuado el análisis químico del agua contaminada en contacto con las
cimentaciones de viviendas seleccionadas, se tomara en cuenta la presencia de
siguientes sustancias químicas:
Cloruros.
Sulfatos.
Ácidos.
Magnesio.
Las cantidades promedio máximas corresponden a:
Cloruros, 301.30 mg/l, en la vivienda de la manzana E-3, lote 6.
Sulfatos, 231.00 mg/l, en la vivienda de la manzana E-3, lote 6.
Ácidos 153.70 mg/l, en la vivienda de la manzana H-2, lote 3.
Magnesio, 33.70 mg/l, en la vivienda de la manzana H-2, lote 3.
4.6.2 Análisis y valoración de sustancias químicas contaminantes, contenidas en
suelos en contacto al concreto de las cimentaciones superficiales de
viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
1. Análisis de suelos contaminados con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
E-2, lote 27 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
91
A. Datos de muestreo de suelos.
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Calicata I
manzana E-2, lote 27 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 2 Calicata I
manzana E-2, lote 27 Juliaca
San
Román
Puno 07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 3 Calicata I
manzana E-2, lote 27 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
B. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
279
294
277
194
205
226
162
164
167
40
42
39
Promedio 283.3 208.3 164.3 40.3
2. Análisis de suelos contaminados con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
D-1, lote 3 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
C. Datos de muestreo de suelos.
Condigo
de campo Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento
Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Calicata II
manzana D-1, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 2 Calicata II
manzana D-1, lote 3 Juliaca
San
Román
Puno 07 – diciembre – 2018
11:00 am
M – 3 Calicata II
manzana D-1, lote 3 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
11:00 am
92
D. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
324
307
311
244
232
254
164
170
167
27
26
30
Promedio 314 243.3 167 27.7
3. Análisis de suelos contaminados con sustancias químicas dañinas al
concreto de las cimentaciones superficiales de la vivienda de la manzana
C-1, lote 2 de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
G. Datos de muestreo de agua
Condigo
de
campo
Origen de la muestra Distrito Provincia Departamento Fecha y hora de
muestreo
M - 1 Pozo de agua subterránea
manzana C-1, lote 2 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M – 2 Pozo de agua subterránea
manzana C-1, lote 2 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
M - 3 Pozo de agua subterránea
manzana C-1, lote 2 Juliaca
San
Román Puno
07 – diciembre – 2018
12:00 am
H. Resultados:
Parámetros químicos.
N° de muestra Cloruros
mg/L
Sulfatos
(mg/l)
Ácidos
(mg/l)
Magnesio
(mg/l)
M - 1
M – 2
M – 3
242
259
267
121
133
136
104
112
123
32
28
26
Promedio 256 130 113 28.7
93
4.6.2.1 Discusión de resultados del análisis en el suelo de las cimentaciones de
viviendas seleccionadas en a Urb. Santa Adriana.
Efectuado el análisis químico del agua contaminada en los lugares establecidos
se ha encontrado las siguientes sustancias químicas:
Cloruros.
Sulfatos.
Ácidos.
Magnesio.
Las cantidades promedio máximas corresponden a:
Cloruros, 314.00 mg/l, en la vivienda de la manzana D-1, lote 3.
Sulfatos, 243.30 mg/l, en la vivienda de la manzana D-1, lote 3.
Ácidos 167.00 mg/l, en la vivienda de la manzana D-1, lote 3.
Magnesio, 40.30 mg/l, en la vivienda de la manzana E-2, lote 27.
4.6.3 Descripción del ataque de cloruros, sulfatos, ácidos y magnesio al concreto
de cimentaciones de viviendas seleccionadas de la Urb. Primavera.
4.6.3.1 Ataque por cloruros al concreto.
La corrosión del acero de refuerzo presente en el concreto, se origina por la presencia
exclusiva de oxígeno y humedad en las proximidades de las barras, pero la existencia
de cloruros libres en el medio que las rodea es un desencadenante del proceso. En el
agua de mar, en su estado normal, se puede encontrar un amplio rango de
concentraciones de sales disueltas, casi siempre con una proporción constante de un
constituyente a otro; las concentraciones son más bajas en las aguas frías o templadas
que en las cálidas y resultan especialmente altas en zonas de aguas con tasas excesivas
de evaporación diurna. Al acarrear la brisa marina importantes contenidos de humedad
que lleva en sí cloruros, las estructuras que no están en contacto directo con el agua de
mar, sufren igualmente su accionar. (Rivva, 2010, pág. 79)
1. Procedimientos de control del ataque cloruros al concreto.
La pasta bien hidratada contiene de 15% a 30% de hidróxido de calcio por peso
de cemento, siendo éste el responsable de la alcalinidad del concreto y de la
formación de la película de óxido gamma férrico sobre la superficie del acero.
94
También contribuye a inhibir la corrosión del acero el aluminato tricálcico que al
combinarse con los cloruros forma compuestos no solubles de cloroaluminato
cálcico, reduciendo el contenido de cloruros libres que promueven el proceso de
corrosión. La experiencia de diversos laboratorios demuestra que, a mayor
contenido de aluminato tricálcico, mejor es el comportamiento de la pasta para
inhibir la corrosión. Así, un cemento que contenía 9.5% de C3A mejoró 1.62 veces
su comportamiento respecto a otro que contenía 2.8%, también se han probado
cementos con 9%, 11% y 14% de C3A, mejorando su comportamiento en 1.75;
1.93; y 2.45 veces respectivamente en relación con el que contenía sólo 2.8%.
(Rivva, 2010, pág. 79)
2. Estructuras de concreto dañadas.
Existen dos etapas en el proceso de afectación; en la de iniciación no se aprecia el
daño a simple vista, y se han de emplear técnicas apoyadas en análisis e
indicadores químicos. En la de propagación, el daño se manifiesta a través de
fisuras paralelas al acero de refuerzo, acompañadas de manchas de color rojizo;
en casos extremos se observan desprendimientos del recubrimiento y una
disminución del área útil de la barra. Cual quiera que sean la causa y avance del
daño, es esencial determinar su extensión y averiguar si la estructura posee la
calidad suficiente para una reparación sana y elegir el tipo y extensión de ésta.
Este es el paso más delicado, en el cual se requiere un profundo conocimiento de
la materia y un juicio maduro por parte del ingeniero. Si el daño es resultado de
una exposición moderada sobre un concreto de calidad inferior, su reemplazo por
otro de calidad suficiente asegurará buenos resultados. Por otra parte, si es un
concreto de buena calidad el que ha sido destruido, el problema se torna más
complejo dado que se requerirá un concreto de calidad superior. (Rivva, 2010,
pág. 79)
4.6.3.2 Ataque por sulfatos al concreto.
Pueden encontrarse en el suelo o disueltos en las aguas freáticas adyacentes a las
estructuras de concreto, sulfatos de sodio, potasio, calcio, o magnesio, los cuales
pueden atacarlo, siendo los responsables de algunos de los más destructivos ataques al
concreto. Estos suelos y aguas son conocidos como "alcalinos", siendo potencialmente
peligrosos. El ataque es acompañado por una expansión debida a la formación de
95
productos de reacción sólidos cuyo volumen es mayor que el de los sólidos que entran
en la reacción. El concreto que está expuesto a sulfatos, usualmente en el suelo o en
aguas freáticas, puede desintegrarse en sólo unos pocos años debido a una reacción
física o química, o ambas. El concreto sometido a suelos secos conteniendo sulfatos,
no es atacado. Pero puede ocurrir desintegración severa si el concreto
inapropiadamente proporcionado es expuesto a agua que contiene sulfatos disueltos, o
a alternancias frecuentes de mojado y secado por las aguas con sulfatos. Las sales de
sulfato en solución ingresan al concreto y atacan a los materiales cementantes. Si la
evaporación tiene lugar en la superficie expuesta al aire, los iones de sulfato pueden
concentrarse cerca de la superficie e incrementar el potencial capaz de originar
deterioro. Este es un problema especialmente importante en zonas áridas. (Rivva,
2010, pág. 80)
El sulfato de calcio puede reaccionar con el aluminato de calcio hidratado presente en
la pasta para formar etringita, con fórmula 3Ca0.AI203.3CaS04.31 H20, dando por
resultado un incremento en el volumen sólido originando expansión y agrietamiento
del concreto. La etringita, para formarse, requiere de la presencia de aluminato
tricálcico, único de los compuestos del cemento que reduce la resistencia del concreto
al ataque por sulfatos. (Rivva, 2010, pág. 80)
1. Acción corrosiva.
Las soluciones al 0.5% de sulfatos de sodio, magnesio o potasio pueden atacar
fuertemente al concreto. Los sulfatos de calcio, magnesio o sodio, pueden
reaccionar con el aluminato tricálcico y la cal libre del cemento para formar
sulfoaluminato, con desarrollo de un gran aumento de volumen y expansión y
agrietamiento del concreto. A fines del siglo XIX, Michaelis demostró que la
causa principal del ataque desintegrante de las soluciones de sulfatos era la
reacción entre los aluminatos y el sulfato con formación de sulfoaluminato de
calcio, una sal doble de baja solubilidad. Esta sal tiene un alto contenido de agua
de cristalización, pudiendo experimentar gran aumento de volumen el cual origina
gran presión, agrietamiento y destrucción. Shelton demostró que el sulfoaluminato
para formarse requiere de la presencia de aluminato tricálcico, único de los
compuestos del cemento que reduce la resistencia del concreto al ataque por
sulfatos. Igualmente encontró que la adición de sulfato de calcio a los silicatos
96
tricálcico y bicálcico da lugar a la formación de yeso, con velocidad de reacción
más o menos rápida; en tanto que si la solución es añadida al aluminato tricálcico
se forman rápidamente cristales de sulfoaluminato de calcio, apareciendo
inmediatamente después el aluminato cálcico hidratado. (Rivva, 2010, pág. 81)
2. Control del daño por sulfatos al concreto.
El daño puede manifestarse como un descascaramiento superficial progresivo que,
en ciclos repetidos de humedad y temperatura, puede llegar a la desintegración
total del concreto si éste es de pobre calidad. Para controlarlo se recomienda:
Mezclas ricas.
Cemento Tipo II o Tipo V de acuerdo al contenido de sulfatos.
Contenidos de C3A menores del 5%.
Relaciones agua-cemento máximas de 0.45. Resistencia en compresión no
menor de 350 kg/cm2 a los 28 días.
Empleo de adiciones puzolánicas para disminuir la permeabilidad.
Empleo de aditivos plastificantes previo control de sus efectos.
Curado adecuado en calidad y tiempo.
Drenaje adecuado para disminuir la posibilidad de ingreso de humedad.
(Rivva, 2010, pág. 81)
Para exposiciones muy severas, de más de 10,000 ppm como sulfato en agua, o
más de 2% en peso como sulfato presente en el suelo como S04, se recomienda,
además de lo ya indicado:
Cemento Tipo V más adición puzolánica.
Relación agua-cementante máxima de 0.40. Resistencia en compresión
mínima de 350 kg/cm2 a los 28 días.
Empleo de un aditivo superplastificante. (Rivva, 2010, pág. 81)
3. Reducción de la permeabilidad al concreto.
Como ya se indicó, el concreto que está expuesto a sulfatos, usualmente en el
suelo o en aguas freáticas, puede desintegrarse en sólo unos cuantos años debido
a la reacción física o química, o ambas. El concreto sometido a suelos secos
conteniendo sulfatos no será atacado. Pero puede ocurrir desintegración severa si
97
el concreto inapropiadamente proporcionado es expuesto a agua que contiene
sulfatos disueltos, o a alternancia frecuente de mojado y secado por las aguas con
sulfatos. Igualmente se ha mencionado que, en vez de destruir el concreto
disolviendo los componentes, los sulfatos reaccionan químicamente con otros
componentes para formar un mineral expansivo que descompone el concreto.
Debido a que el hidróxido de calcio es uno de los componentes involucrados en
la reacción, la resistencia a sulfatos puede mejorarse convirtiendo este
componente en el CSH químicamente más resistente. Cuando existen frecuentes
ciclos de mojado y secado en un ambiente con sulfatos, la desintegración también
puede ser causada por el crecimiento de cristales de sales de sulfato, que es un
fenómeno físico. Ya sea que el mecanismo de desintegración sea físico o químico,
la permeabilidad reducida mejora la resistencia a los sulfatos no permitiendo la
entrada de soluciones de éstos. (Rivva, 2010, pág. 82)
4. Protección del ataque por sulfatos al concreto.
Cuando se considera un fuerte ataque de los sulfatos se recomienda la protección
del concreto mediante revestimientos impermeables al agua, dado que este último
elemento es el vehículo del agente agresivo.
Características generales a los diversos recubrimientos son:
Resistir las agresiones de las soluciones de sulfatos. Ser homogéneos. Las
juntas deben ser compatibles química y mecánicamente con la capa de
revestimiento.
Mantener adherencia con el concreto durante el tiempo de servicio
previsto.
Adecuada durabilidad considerando además del ataque del sulfato, los
problemas que pueden presentarse debido a la abrasión, estabilidad
química, al aire y la luz, deformaciones en el tiempo, etc. (Rivva, 2010,
pág. 82)
4.6.3.3 Ataque por ácidos al concreto.
El concreto del cemento portland no resiste bien los ácidos. La velocidad con la que
estos destruyen al concreto depende de:
98
La resistencia de la pasta a acidas y su concentración.
La temperatura de la solución del ácido.
Las condiciones de exposición, ya sea que se trate de soluciones acidas estáticas
o movibles.
La solubilidad de los productos de reacción. (Rivva, 2010, pág. 82)
La pasta, material silico -calcareo, con pH del orden de 13, es susceptible al ataque de
cualquier vapor de ácido o acido líquido, por débil que sea este. Entre los ácidos
inorgánicos, el clorhídrico origina cloruro cálcico, el cual es muy soluble; la acción
del ácido sulfhídrico produce sulfato cálcico, que se precipita como yeso; y el ácido
nítrico, da como resultado nitrato de calcio, también muy soluble. Con los ácidos
orgánicos, sucede algo similar, por ejemplo, la acción del ácido láctico produce
lactatos cálcicos y el ácido acético da lugar al acetato cálcico. No existe los concretos
resientes a los ácidos y por ello, deben protegerse de su acción mediante barreras
impermeables y resistentes que eviten el contacto directo. (Rivva, 2010, pág. 83)
1. Características del ataque de ácidos al concreto.
El concreto no resiste los ácidos y la velocidad con que estos destruyen el concreto
depende de:
a) La resistencia a los ácidos y su concentración.
b) Temperatura de la solución del ácido.
c) Condiciones de exposición, soluciones estáticas o móviles.
d) Solubilidad de los productos de reacción. (Rivva, 2010, pág. 83)
Entre los que atacan al concreto se encuentran los ácidos sulfúrico, nítrico,
sulfuroso, hidriclorhidrico, hidrofluorhidrico, clorhídrico, las aguas provenientes
de las minas, industrias, corrientes montañosas. O fuentes minerales, que pueden
contener o formar ácidos; las turbas que por oxidación pueden producir ácido
sulfúrico, y los ácidos orgánicos de origen industrial. (Rivva, 2010, pág. 83)
2. Factores que influyen en el ataque de ácidos al concreto.
Entre los factores que aceleran o agravan el ataque químico por ácidos al concreto
se encuentran:
99
Alta porosidad, responsable de la alta capacidad de absorción de agua;
permeabilidad; y vacíos.
Grietas y separación debidas a concentración de esfuerzos o a choque
térmico.
Lechadas y penetración de líquidos debidos a flujo de líquidos;
empozamientos; o presión hidráulica. (Rivva, 2010, pág. 83)
Entre los factores los cuales mitigan o demoran el ataque se encuentran:
Los concretos densos, logrados debido a un adecuado proporcionamiento
de las mezclas; una reducción en el contenido de agua; un incremento en
el contenido de material cementante; aire incorporado; adecuada
consolidación; curado efectivo.
La reducción de los esfuerzos de tención en el concreto mediante el empleo
de refuerzos de tensión de diámetro adecuado y correctamente colocad;
inclusión de adiciones puzolanas para controlar o suprimir la elevación de
temperatura; colocación de juntas adecuadas.
Un diseño estructural adecuado a fin de minimizar las áreas de concreto
y/o turbulencia; así como colocación de membranas y sistemas de barreras
de protección para reducir la penetración. (Rivva, 2010, pág. 84)
En relación con los procedimientos indicados para mitigar o demorar los ataques
químicos por ácidos al concreto, debe recordarse que:
Las proporciones de la mezcla y el mezclado y procesamiento del concreto
fresco determinan su homogeneidad y densidad.
Los procedimientos de curado inadecuado dan por resultado agrietamiento
y/o asilamiento.
La resistencia al agrietamiento depende de la resistencia y capacidad de
deformación del concreto.
El movimiento de sustancias deletéreas transportadas por el agua
incrementa las reacciones que dependen tanto de la incrementa las
reacciones que dependen tanto de la cantidad de agua como de la velocidad
de flujo.
El concreto el cual va a estar expuesto frecuentemente a agentes químicos
100
ácidos conocidos por producir rápido deterioro deberá ser protegido con
un sistema de barrera protectora químicamente resistente. (Rivva, 2010,
pág. 84)
4.7 Inventario y evaluación de las resistencias en compresión del concreto en
estructuras dañadas de las cimentaciones superficiales de viviendas de la Urb.
Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
1. Ubicación de la vivienda : Manzana E-2
: Lote 1.
Resistencia del concreto en columna sin daño alguno, para considerarlo
como base de comparación, determinada con el esclerómetro: 184
kg/cm2.
Determinación de las resistencias en compresión del concreto en
lugares con daños estructurales en las cimentaciones de vivienda en
referencia.
Cuadro 30. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
E-2
E-2
E-2
E-2
E-2
E-2
1
1
1
1
1
1
10
10
10
10
10
10
184
184
184
184
184
184
130
138
141
150
144
145
5
5
5
5
5
5
70.65
75.00
76.63
81.52
78.26
78.80
Promedio 184 141.33 76.81
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
Análisis de resultados.
La resistencia en compresión de diseño del concreto, considerada como
patrón tiene el valor de 184 kg/cm2, registrada en una parte superior de
101
la columna no dañada de la vivienda.
La resistencia promedio en compresión del concreto en cimentaciones
superficiales dañadas es de 141.33 kg/cm2.
La disminución de resistencia del concreto dañado significa un 23.19%
por la presencia de sulfatos, cloruros, ácidos y magnesio como
elementos químicos contaminantes en agua y suelos de cimentaciones
en la vivienda seleccionada.
2. Ubicación de la vivienda : Manzana H-2
: Lote 3.
Resistencia del concreto en columna sin daño alguno, para considerarlo
como base de comparación, determinada con el esclerómetro: 175
kg/cm2.
Determinación de las resistencias en compresión del concreto en
lugares con daños estructurales en la vivienda en referencia.
Cuadro 31. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
H-2
H-2
H-2
H-2
H-2
H-2
3
3
3
3
3
3
10
10
10
10
10
10
175
175
175
175
175
175
145
156
131
142
159
148
11
11
11
11
11
11
82.86
49.14
74.86
81.14
90.86
84.57
Promedio 175 146.83 83.90
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
Análisis de resultados.
La resistencia en compresión de diseño del concreto, considerada como
patrón tiene el valor de 175 kg/cm2, registrada en una parte superior de
la columna no dañada de la vivienda.
102
La resistencia promedio en compresión del concreto en cimentaciones
superficiales dañadas es de 146.83 kg/cm2.
La disminución de resistencia del concreto dañado significa un 16.10%
por la presencia de sulfatos, cloruros, ácidos y magnesio como
elementos químicos contaminantes en agua y suelos de cimentaciones
en la vivienda seleccionada.
3. Ubicación de la vivienda : Manzana G.
: Lote 1.
Resistencia del concreto en columna sin daño alguno, para considerarlo
como base de comparación, determinada con el esclerómetro: 163
kg/cm2.
Determinación de las resistencias en compresión del concreto en
lugares con daños estructurales en la vivienda en referencia.
Cuadro 32. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
G
G
G
G
G
G
1
1
1
1
1
1
10
10
10
10
10
10
163
163
163
163
163
163
142
134
139
133
148
141
11
11
11
11
11
11
87.12
82.21
85.28
81.60
90.80
86.50
Promedio 163 139.50 85.58
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
Análisis de resultados.
La resistencia en compresión de diseño del concreto, considerada como
patrón tiene el valor de 163 kg/cm2, registrada en una parte superior de
la columna no dañada de la vivienda.
La resistencia promedio en compresión del concreto en cimentaciones
103
superficiales dañadas es de 139.50 kg/cm2.
La disminución de resistencia del concreto dañado significa un 24.42%
por la presencia de sulfatos, cloruros, ácidos y magnesio como
elementos químicos contaminantes en agua y suelos de cimentaciones
en la vivienda seleccionada.
4. Ubicación de la vivienda : Manzana B-2.
: Lote 10.
Resistencia del concreto en columna sin daño alguno, para considerarlo
como base de comparación, determinada con el esclerómetro: 182
kg/cm2.
Determinación de las resistencias en compresión del concreto en
lugares con daños estructurales en la vivienda en referencia.
Cuadro 33. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
B-2
B-2
B-2
B-2
B-2
B-2
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
182
182
182
182
182
182
133
141
148
143
135
131
9
9
9
9
9
9
73.08
77.47
81.32
78.57
74.18
71.98
Promedio 182 138.50 76.09
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
Análisis de resultados.
La resistencia en compresión de diseño del concreto, considerada como
patrón tiene el valor de 182 kg/cm2, registrada en una parte superior de
la columna no dañada de la vivienda.
La resistencia promedio en compresión del concreto en cimentaciones
superficiales dañadas es de 138.50 kg/cm2.
104
La disminución de resistencia del concreto dañado significa un 23.91%
por la presencia de sulfatos, cloruros, ácidos y magnesio como
elementos químicos contaminantes en agua y suelos de cimentaciones
en la vivienda seleccionada.
5. Ubicación de la vivienda : Manzana H-1.
: Lote 1.
Resistencia del concreto en columna sin daño alguno, para considerarlo
como base de comparación, determinada con el esclerómetro: 189
kg/cm2.
Determinación de las resistencias en compresión del concreto en
lugares con daños estructurales en la vivienda en referencia.
Cuadro 34. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculada
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
H-1
H-1
H-1
H-1
H-1
H-1
1
1
1
1
1
1
10
10
10
10
10
10
189
189
189
189
189
189
145
149
160
147
151
141
7
7
7
7
7
7
76.72
78.84
84.66
77.78
79.89
74.60
Promedio 189 148.83 78.74
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
Análisis de resultados.
La resistencia en compresión de diseño del concreto, considerada como
patrón tiene el valor de 189 kg/cm2, registrada en una parte superior de
la columna no dañada de la vivienda.
La resistencia promedio en compresión del concreto en cimentaciones
superficiales dañadas es de 148.83 kg/cm2.
La disminución de resistencia del concreto dañado significa un 21.26%
105
por la presencia de sulfatos, cloruros, ácidos y magnesio como
elementos químicos contaminantes en agua y suelos de cimentaciones
en la vivienda seleccionada.
6. Ubicación de la vivienda : Manzana I-2.
: Lote 2.
Resistencia del concreto en columna sin daño alguno, para considerarlo
como base de comparación, determinada con el esclerómetro: 193
kg/cm2.
Determinación de las resistencias en compresión del concreto en
lugares con daños estructurales en la vivienda en referencia.
Cuadro 35. Resumen del inventario y evaluación de las resistencias en
compresión del concreto en estructuras dañadas de las cimentaciones
superficiales de viviendas de la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca
N° Ubicación Manzana Lote
Nro.
Total
de Golpes
f’c
Diseño
kg/cm2
f’c
Calculado
kg/cm2
Edad
Años %
1
2
3
4
5
6
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
Cimentación
I-2
I-2
I-2
I-2
I-2
I-2
2
2
2
2
2
2
10
10
10
10
10
10
193
193
193
193
193
193
150
144
156
151
150
148
10
10
10
10
10
10
77.72
74.61
80.83
78.24
77.72
76.68
Promedio 193 149.83 77.63
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – 2016.
Análisis de resultados.
La resistencia en compresión de diseño del concreto, considerada como
patrón tiene el valor de 193 kg/cm2, registrada en una parte superior de
la columna no dañada de la vivienda.
La resistencia promedio en compresión del concreto en cimentaciones
superficiales dañadas es de 149.83 kg/cm2.
La disminución de resistencia del concreto dañado significa un 22.37%
por la presencia de sulfatos, cloruros, ácidos y magnesio como
106
elementos químicos contaminantes en agua y suelos de cimentaciones
en la vivienda seleccionada.
4.7.1 Análisis de resultados de evaluación de resistencia en compresión del
concreto en estructuras de cimentación de viviendas seleccionadas de la
Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Las resistencias del concreto en las estructuras de cimentaciones seleccionadas en al
Urb. Primavera, han sido afectadas por la presencia de cloruros, sulfatos, ácidos y
magnesio; en el sentido de que estas sustancias encontradas en el agua y suelos de las
cimentaciones antes referidas, en el sentido que ha disminuido. Lo que significa que
la resistencia del concreto en la parte superior de columnas comparadas con la
resistencia del concreto registrada en la parte del daño estructural de las cimentaciones,
esta última es menor por lo que en cada vivienda es posible establecer porcentualmente
esta disminución de resistencia. A continuación se efectúa un cuadro resumen de ña
variación de disminución de la resistencia s del concreto detalladas anteriormente.
Cuadro 36. Resumen de resistencia en compresión de concreto en estructuras
N° Ubicación Manzana Lote f'c en columnas
(kg/cm2)
f'c en cimentaciones
(kg/cm2)
f'c
Disminución
%
1
2
3
4
5
6
Urb. Sta Adriana
Urb. Sta Adriana
Urb. Sta Adriana
Urb. Sta Adriana
Urb. Sta Adriana
Urb. Sta Adriana
E-2
H-2
G
B-2
H-1
I-2
1
3
1
10
1
2
184
175
163
182
189
193
141.33
146.83
139.50
138.50
148.83
149.83
23.19
16.10
14.42
23.91
21.26
22.27
Fuente: Ensayos de laboratorio EPIC – UANCV – Diciembre 2018.
La disminución de resistencia en compresión del concreto por la presencia de cloruros,
sulfatos, ácidos y magnesio en el concreto de las cimentaciones de las viviendas
seleccionadas ha disminuido en cantidades del 14.42 % a 23.19 %. Entendiéndose
como preocupante el ataque de tales sustancias químicas al concreto.
107
4.7.2 Inventario de daños estructurales en cimentaciones de viviendas
seleccionadas en la Urb. Santa Adriana de la ciudad de Juliaca.
Para esto se ha seleccionado diez (10) viviendas, que tienen mayores daños
estructurales, lo que se detallan a continuación:
Vivienda : 01
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 02 Lote: 1
N° Pisos: 02 Muros: Ladrillo Techo: Losas C°
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm 4.0 ml 6.0 ml 15 ml
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm 4.0 ml 0.9 ml ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm 1.6 ml 0.6 ml ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4
Grietas:
0.4 < ancho < 1.0
mm
--- --- ---
Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 02
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 02 Lote: 2
N° Pisos: 02 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm 3.5 ml 5.1 ml 12 ml
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm 2.6 ml 0.9 ml ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm 1.6 ml 0.6 ml ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4
Grietas:
0.4 < ancho < 1.0
mm
--- --- ---
Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
108
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 03
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 02 Lote: 03
N° Pisos: 01 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm 4.8 ml 5.2 ml 15 ml
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm 3.5 ml 0.80 ml ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm 2.5 ml 0.9 ml ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4
Grietas:
0.4 < ancho < 1.0
mm
--- --- ---
Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 04
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 02 Lote: 04
N° Pisos: 02 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm --- --- --- En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm --- --- ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm --- --- 0.9 ml
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4 Grietas: --- 8.90 ml 0.60 ml Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
109
0.4 < ancho < 1.0
mm
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 05
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 03 Lote: 05
N° Pisos: 02 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm --- --- ---
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm --- --- ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm --- --- ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4
Grietas:
0.4 < ancho < 1.0
mm
--- 3.5 ml 6.8 ml
Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
4.8 ml 2.2 ml ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 06
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 04 Lote: 10
N° Pisos: 01 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm 4.5 ml 6.2 ml 15 ml
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm 3.5 ml 1.8 ml ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm 2.5 ml 1.5 ml ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4 Grietas: --- --- --- Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
110
0.4 < ancho < 1.0
mm
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 07
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 04 Lote: 11
N° Pisos: 02 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm 4.5 ml 5.5 ml 15 ml
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm 3.5 ml 1.7 ml ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm 2.5 ml 1.5 ml ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4
Grietas:
0.4 < ancho < 1.0
mm
--- --- ---
Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 08
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 05 Lote: 13
N° Pisos: 02 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm --- --- ---
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm --- --- ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm --- --- 2.70 ml
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4 Grietas: --- 12 ml 2.45 ml Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
111
0.4 < ancho < 1.0
mm
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
2.80 ml 1.00 ml ---
Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 09
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 05 Lote: 14
N° Pisos: 03 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm --- --- ---
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm --- --- ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm --- --- 2.88 ml
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4
Grietas:
0.4 < ancho < 1.0
mm
1.6 ml 1.50 ml 2.95 ml
Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- --- Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Vivienda : 10
Ciudad: Juliaca Urb.: Santa Adriana
Cuadra : 06 Lote: 15
N° Pisos: 02 Muro: Ladrillo Techo: Losas
Ítem Clasificación
Cimentación
Metrado
(ml)
Columna
Metrado
(ml)
Muros
Metrado
(ml)
Incidencia de riesgo
1 Microfisuras:
E < 0,05 mm 4.5 ml 4.2 ml 14 ml
En general carecen de
importancia
2 Fisuras:
0,1 < e < 0,2 mm 4.5 ml 0.8 ml ---
En general son poco peligrosas,
salvo en ambientes agresivos, en
los que pueden favorecer la
corrosión.
3 Macrofisuras
0,2 <e > 0,4 mm 2.5 ml 1.5 ml ---
Estas son las fisuraciones que
pueden, tener repercusiones
estructurales de importancia
4 Grietas: --- --- --- Existe reducción en la capacidad
sismo resistente. Debe
112
0.4 < ancho < 1.0
mm
desocuparse el edificio, proceder
a una rehabilitación temporal.
5
Fractura:
1.0 < ancho < 5.0
mm
--- --- --- Existe una reducción importante
en la capacidad sismo resistente.
6 Dislocación:
ancho > 5.0 mm --- --- ---
Deberá procederse a una
evaluación definitiva urgente,
para determinar si se procede a la
demolición.
Análisis y discusión de resultados.
En las viviendas seleccionadas los daños estructurales en cimentaciones
seleccionados corresponde en su mayor a microfisuras, (E < 0.05 mm), fisuras
(0.1 < e > 0.4 mm).
Estos daños estructurales corresponden a la consecuencia de baja capacidad de
carga de los suelos de cimentación, que corresponden a rellenos de suelos no
clasificados con compactación deficiente.
De igual manera se manifiesta que las cimentaciones consideradas en la
totalidad de viviendas son de zapatas aisladas, al respecto debieron considerase
zapatas conectadas y/o combinadas, a fin de distribuir las cargas vivas y
muertas de la vivienda en un mayor área de contacto.
113
Conclusiones y Recomendaciones
Conclusiones
Primera.- Las propiedades físicas y mecánicas de los suelos de cimentación son
bajas, de igual forma la capacidad de carga del suelos; es así que en el
contenido natural de humedad tiene u valor promedio de
14.04%compardo con el contenido óptimo de agua de que es de 3.81 %
es alto; respecto al análisis granulométrico el valor del coeficiente de
uniformidad (Cu) promedio es de 3.87, debido estar entre 1 a 3; respecto
a los límites de consistencia especialmente al índice de plasticidad (Ip)
promedio es de 8.34% que un valor aceptable; respecto a la clasificación
de suelos los análisis alcanzan a CH y CL, pudiendo ser CL.
Segunda.- Respecto a la capacidad de carga los dos ensayos efectuados tienen
valores bajos entre 0.40 kg/cm2 a 0.75 kg/cm2; a los que corresponde
zapatas combinadas y zapatas conectadas.
Tercera.- En el inventario de características geométricas de cimentaciones las
viviendas seleccionadas han considerado zapatas aisladas de dimensiones
de 1.00 x 1.00 mt, los que compatibilizados con la capacidad de carga del
suelos de 0.40 kg/cm2 a 0.75 kg/cm2 son bajas, debiendo considerase
zapatas de 2.00 x 2.00 mt o zapatas combinadas o zapatas conectadas que
son las que corresponde al tipo de suelos encontradas.
Cuarta.- El deterioro estructural de las cimentaciones de concreto armado de las
viviendas están también en la contaminación química de los suelos y el
agua en las cimentaciones que contienen cloruros, sulfatos, ácidos y
magnesio que han originado las disminución considerable en más de 25
% de las resistencia en compresión del concreto.
114
Recomendaciones.
Recomendaciones.
Primera.- La determinación de peropiedades mecánicas físicas y el conocimiento
del perfil estratigráfico en los suelos de cimentaciones de viviendas,
influye determinantemente en el tipo de viviendas de urbanizaciones
marginales como es el caso del presente estudio; donde sus propietarios
son delimitados de recursos económicos, se debe de contar con un
apoyo de asistencia técnica por parte del estado, en forma general, es
decir en todo nuestro país, para contribuir a viviendas sociales más
seguras.
Segunda.- Para el control de problemas geotécnicos en las cimentaciones de
viviendas, como es el caso de las cimentaciones de viviendas
seleccionadas de la Urb. santa Adriana de la ciudad de Juliaca, debe
efectuarse un estudio minucioso en los suelos de cimentación, dentro
de lo que debe establecer la capacidad de carga de los suelos y con este
información diseñar el tipo de cimentaciones según las características
de la vivienda a construir.
Tercera.- Las características geométricas y estructurales de las cimentaciones
superficiales de viviendas den la Urb. marginales de la ciudad de
Juliaca, como es el caso de ña Urb. Santa Adriana; debe ser respuesta
inevitable a la capacidad de carga determinada para cada vivienda, es
decir que el ancho, largo, peralte y accesos en columnas y otros
elementos de cimentaciones serán propias en cada vivienda y no
comunes como sucede en la Urb. del presente estudio.
Tercera.- La protección a problemas geotécnicos en las cimentaciones
superficiales en viviendas sociales, como es el caso de la Urb. Santa
Adriana está en efectuar un minucioso estudio de suelos para determinar
la capacidad de carga, características geométricas y estructurales
apropiadas a cada vivienda, calidad de materiales apropiadas, procesos
115
constructivos eficientes y protección de estructuras de las cimentaciones
con diversas tecnologías existentes en la actualidad.
116
Referencias Bibliográficas.
Ávila, M. (2003). Durabilidad del Concreto. Ediciones UNI.
Berry y Reid. (1993). Mecánica de Suelos. Editorial McGraw-Hill, primera edición.
Braja M. (2002). Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Editorial THOMSON
LEARNIN, primera edición.
Braja, M. (2006) Principio de Ingeniería de Cimentaciones, 5a. ed. Ed. THOMSON.
México.
Bowles, J. (1982). Propiedades Geofísicas de los Suelos, editorial McGraw Hill,
impresión ediciones Lerner Ltda., Bogotá D.C.
Calavera, J. (2003). Patologías de Estructuras de Concreto Armado. INTEMAC –
España.
Delgado, V. (2002) Ingeniería de Fundaciones. Ed. E.C. Ing. Colombia.
Fernández I, C. (1982) Mejoramiento y Estabilización de Suelos. LIMUSA. México.
Fundación Wikimedia, (2013), Enciclopedia Web Multilingüe. CALIFORNIA –
EE.UU.
Gonzales, M. (2002) La Corrosión del Concreto. Editorial ASOCEN – Perú.
Icaza, A. (1995), Efectos de un Aditivo sobre las Propiedades del Concreto. Ediciones
UNI - Perú.
Jiménez, J. y De Justo, J. (1980). Mecánica de Suelos y Cimentaciones, tomo I.,
editorial Rueda, Madrid.
Juárez, E. y Rico, A. (1979). Mecánica de Suelos, Tomo I, Editorial LIMUSA.
117
Juárez, E y Rico, A. (1995) Mecánica de Suelos, Tomo II. Editorial LIMUSA.
Juárez, E. y Rico, A. (1995) Mecánica de suelos, Tomo III. Flujo de agua en suelos.
Editorial LIMUSA.
Lambe, T. y Whitman, R. (1990). Mecánica de Suelos, Editorial LIMUSA, México
D.F.
118
ANEXOS