IDENTIFICACIÓN TEMPRANA DE SUELOS CRÍTICOS PARA UN DISEÑO EXITOSO

Los suelos que contienen cantidades significativas de materiales orgánicos, ya sea como coloides o en forma fibrosa, son generalmente débiles y se deformarán excesivamente bajo carga. Dichos suelos incluyen turba y limos y arcillas orgánicos típicos de muchos ambientes estuarinos, lacustres o fluviales. Estos suelos generalmente no son satisfactorios como cimientos ni siquiera para estructuras muy livianas debido a los asentamientos excesivos que pueden resultar de la carga del suelo.

El muskeg es un tipo de suelo compuesto de materia orgánica en descomposición, principalmente turba, y es característico de regiones boreales y subárticas. Este suelo es comúnmente encontrado en áreas de Canadá, Alaska y partes del norte de Europa y Rusia Debido a su alta retención de agua y baja densidad, el muskeg tiene una baja capacidad de carga, lo que lo hace inadecuado para soportar estructuras pesadas sin intervención significativa.

En muchas zonas se encuentran arcillas orgánicas de consistencia blanda a media, que se han consolidado sólo bajo el peso de las condiciones existentes. La imposición de una carga adicional, como un edificio, dará como resultado un asentamiento significativo a largo plazo. La magnitud y la tasa aproximada de dicho asentamiento se pueden predecir a partir de análisis basados en pruebas de consolidación cuidadosamente realizadas en muestras no perturbadas. Dichos estudios deben realizarse antes de que se cimente cualquier estructura significativa sobre o encima de estas arcillas, a fin de determinar si los asentamientos serán aceptables, considerando las características y el propósito de la estructura.

Hincar pilotes a través de arcillas plásticas normalmente consolidadas puede causar levantamientos o desplazamientos de pilotes previamente hincados o estructuras adyacentes. El fondo de las excavaciones realizadas en tales suelos puede levantarse y las áreas adyacentes de las estructuras pueden moverse o asentarse, a menos que se reconozcan los peligros y se tomen las precauciones adecuadas para evitar dichos movimientos.

Pueden ser necesarias precauciones especiales al tomar muestras y probar arcillas. Cualquier análisis debe tener en cuenta las importantes diferencias en las propiedades entre las distintas capas de las arcillas.

Las arcillas sensibles se definen como aquellas que tienen una resistencia remodelada del 25 % o menos de la resistencia no perturbada. Algunas arcillas son mucho más sensibles que esto, y se conocen arcillas que tienen una relación de resistencia remodelada a no perturbada de 1 a 20, o incluso de 1 a 100.

Típicamente, dichas arcillas tienen contenidos de agua de campo iguales o mayores que sus límites líquidos, y tales relaciones pueden indicar su presencia. En algunas áreas se encuentran extensos depósitos de arcillas sensibles, por ejemplo, en el antiguo lago de Texcoco. Cuando dichas arcillas hayan sido preconsolidadas por desecación parcial o por el peso de materiales posteriormente erosionados, se podrán colocar cimientos sobre las arcillas, siempre que la carga de los cimientos produzca esfuerzos cortantes bajo los cimientos que estén dentro de la resistencia al corte de la arcilla, o de lo contrario, se producirá una liquidación excesiva y posiblemente un fracaso catastrófico.

Se han producido deslizamientos de flujo desastrosos en las arcillas en varios lugares, y siempre se debe considerar el peligro. Las excavaciones profundas en arcillas sensibles son extremadamente peligrosas debido a la posible pérdida grave de la resistencia al corte, como resultado de las tensiones dentro de la masa de suelo debajo y adyacente a la excavación.

La determinación de las propiedades físicas necesarias para evaluar la importancia de las arcillas sensibles para una estructura propuesta requiere tomar y probar muestras de las arcillas tanto intactas como remodeladas, y un análisis exhaustivo de los posibles peligros involucrados. Debido a la extrema sensibilidad de tales arcillas incluso a perturbaciones menores, la toma y prueba de muestras intactas requiere equipos y técnicas sofisticados, y sólo debe intentarlo personal competente y con experiencia en este tipo de trabajo.

Las arcillas que se hinchan y se contraen son arcillas que se expanden o contraen marcadamente ante cambios en el contenido de agua, generalmente están asociadas con depósitos lacustres. Las cimentaciones poco profundas construidas sobre tales arcillas pueden estar sujetas a movimientos provocados por cambios de volumen, debido a cambios en el contenido de agua en las arcillas. Las cimentaciones profundas que soportan pisos estructurales pueden dañarse si la arcilla circundante está confinada. Se deben tomar disposiciones de diseño especiales que tengan en cuenta la posibilidad de movimientos o presiones de hinchamiento en las arcillas.

Todos los suelos granulares están sujetos a cierta compactación o densificación cuando se someten a vibraciones. Normalmente esto sólo tiene importancia debajo del nivel freático permanente. Las arenas sobre el nivel freático, por regla general, serán ligeramente compactadas por la mayoría de las vibraciones de los edificios, debido a la fricción desarrollada entre los granos debido a las fuerzas capilares. Por lo general, para arenas en un estado compacto a denso, los asentamientos inducidos por la vibración estarán dentro de la tolerancia estructural normal, excepto en el caso de vibraciones muy fuertes, como las producidas por martillos de forja o equipos similares.

Sin embargo, si las arenas están sueltas o muy sueltas, pueden producirse asentamientos significativos incluso debido a vibraciones menores o al hincado de pilotes cercanos. En algunos casos, los terremotos han provocado la licuefacción de arenas muy sueltas, como ocurrió en Niigata, Japón. En este caso, las estructuras sustentadas sobre dichos suelos pueden quedar completamente destruidas. Las arenas sueltas se asentarán significativamente sólo bajo carga estática. Dichos acuerdos pueden exceder la tolerancia permitida. En consecuencia, se deben investigar cuidadosamente las arenas sueltas y establecer sus límites; La densificación o compactación de tales depósitos puede ser esencial antes de que se puedan fundar estructuras de manera segura sobre o dentro de ellos.

Los suelos metaestables incluyen varios tipos de suelo, depositados de manera anormal y suelta, que pueden colapsar al saturarse. Tales colapsos causarán asentamientos severos o incluso catastróficos de estructuras fundadas en o sobre estos suelos. El loess es el suelo metaestable más común.

Debido a que los suelos metaestables son fuertes y estables cuando están secos, pueden ser engañosos en las investigaciones y se debe tener extremo cuidado para garantizar la identificación y el diseño adecuado de los cimientos dondequiera que se encuentren dichos suelos. La estructura abierta y porosa, que es el medio habitual de identificación, puede colapsarse completamente mediante las técnicas de perforación. Cuando se puedan anticipar tales condiciones, las perforaciones deben realizarse mediante métodos de barrena y se deben cavar pozos de prueba, de los cuales se pueden tomar muestras intactas para determinar densidades exactas en el lugar.

Till es una deriva glacial no estratificada y sin clasificar depositada directamente por glaciares subyacentes. Los granos de su suelo suelen ser angulares y normalmente están presentes todas las fracciones de tamaño (Legget, 1962). El till basal (consolidado bajo todo el peso del glaciar) es normalmente muy denso, mientras que el till de ablación (depositado por el glaciar durante la ablación) puede no ser denso. El till es generalmente un buen material de base, pero han surgido problemas con la presencia de capas blandas y grandes cantos rodados. Hasta puede ser para excavar. La labra de grano fino generalmente es susceptible a las heladas.

Un relleno artificial colocado bajo un cuidadoso control puede ser un material extremadamente denso, más uniforme, más rígido y más fuerte que casi todos los depósitos naturales. Cuando no se coloca en condiciones controladas, puede ser una masa heterogénea de basura, escombros y tierra suelta de muchos tipos inútil como material de base. Por supuesto, también puede haber alguna combinación intermedia entre estos extremos.

A menos que se conozcan plenamente las condiciones y el control de calidad bajo los cuales se colocó un relleno, se debe presumir que el relleno no es satisfactorio para su uso bajo cimientos. Las investigaciones deben establecer en todo momento sus límites, profundidades y características.