Accion de Las Heladas en Los Suelos

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2015

2015

Wilfredo David Supo Pacori Mecánica de suelos II / David Supo Juliaca-Puno-Perú: UANCV, 2015 Universidad Andina “Néstor Cáceres Velásquez” Facultad de Ingenierías y Ciencias Puras Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil

PRESENTACION El presente texto tiene el objetivo de servir de material de consulta básico a los estudiantes del curso de mecánica de suelos II de la Carrera Académico Profesional de Ingeniería Civil – Facultad de Ingenierías y Ciencias Puras – Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez. Este trabajo consiste en una recopilación bibliográfica tratando en lo posible de citar fuentes actuales y clásicas, además de experiencias locales en el estudio de las propiedades mecánicas de los suelos. El temario incluye: I.

Acción de las heladas en los suelos, flujo de agua a través del suelo.

II.

Esfuerzos y deformaciones en suelos.

III.

Consolidación.

IV.

Resistencia de los suelos al corte.

Es necesario mencionar que este texto está aún en etapa de edición, por lo que sufrirá cambios constantes con la finalidad de mejorar su contenido. Espero le sea de utilidad. Juliaca, Setiembre del 2015

Wilfredo David Supo Pacori Ingeniero Civil

Tabla de contenido 1.

ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS, FLUJO DE AGUA A TRAVÉS DEL

SUELO. ................................................................................................................... 1 1.1. ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS.................................................................. 1 1.1.1. INTRODUCCIÓN. .................................................................................................. 1 1.1.2. ACCIÓN DE LA HELADA EN LOS SUELOS. .............................................................. 4 1.1.3. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU SUSCEPTIBILIDAD ......................................... 5 1.1.4. INDICE DE CONGELACIÓN .................................................................................... 9 1.1.5. DAÑO DEL CONGELAMIENTO AL SUELO DE FUNDACIÓN DE PAVIMENTOS ...... 12 1.1.6. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE ......................................................................... 13

REFERENCIAS ........................................................................................................ 14

Índice de imágenes y tablas Imagen 1. “LaRepublica.pe”, Acción de las heladas en los suelos ................................................... 1 Imagen 2. Casos de formación de hielo en suelos finos, según Terzaghi [2] ................................... 2 Imagen 3. “El Comercio”, Trochas carrozables congeladas en Laraquieri-Puno, Perú, Imagen tomada de http://elcomercio.pe/peru/puno/puno-se-congela-agua-bajas-temperaturas-fotos-noticia1824418/3 (Fecha de actualización: 24 de agosto 2015) .................................................................. 4 Imagen 4. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 98] ...................................................... 6 Imagen 5. Efecto de la helada en muestras de limo con 30% y 50% de caolín compactados ......... 7 Imagen 6. Rango del grado de susceptibilidad a las heladas de suelos de acuerdo con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército (1965). ........................................................................................................... 8 Imagen 7. Determinación del índice de congelación (Ic) [2, p. 17] .................................................... 9 Imagen 8. Determinación del índice de congelación (Ic) [5, p. 97] .................................................. 10 Imagen 9. Penetración de la congelación en función del Ic. [7, p. 447] .......................................... 11 Imagen 10. Ic, Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea ...................................................... 12 Tabla 1. Influencia de la presión atmosférica en el punto de congelamiento del agua y el coeficiente de expansión volumétrica. [2] ............................................................................................................ 2 Tabla 2. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [2].................................................................... 5 Tabla 3. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 96] ......................................................... 5 Tabla 4. Clasificación de suelos para diseño por helada ................................................................... 6 Tabla 5. Temperaturas mínimas Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea ......................... 11

Mecánica de suelos II

1

UANCV – FICP – CAP Ingeniería Civil

Imagen 1. “LaRepublica.pe”, Acción de las heladas en los suelos Imagen tomada de http://cdn.larepublica.pe/sites/default/files/imagecache/img_noticia_640x384/imagen/2012/07/31/imagenimagenArequipaHELADAS.jpg (Fecha de actualización: 24 de agosto 2015)

1. ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS, FLUJO DE AGUA A TRAVÉS DEL SUELO. 1.1.

ACCIÓN DE LAS HELADAS EN LOS SUELOS

1.1.1.

INTRODUCCIÓN.

Desde que Terzaghi publica [1] citado en [2] se tiene antecedentes de estudio de este tema en todos los países en donde se presenta el fenómeno de hielo y deshielo en suelos, las consecuencias de construir alguna estructura sobre suelos susceptibles a las heladas pueden ocasionar pérdidas materiales importantes. Si la temperatura del agua libre llega a un valor igual a su punto de congelación, el agua se torna sólida y su volumen aumenta. Tanto el punto de congelación, como el coeficiente de expansión volumétrica del agua dependen de la presión actuante sobre ésta. A la presión atmosférica, el punto de congelación corresponde a una temperatura de 0°C, en tanto que bajo una presión de 600 atmósferas el agua se congela a -5°C y a 1100 atmósferas a -10°C. Los coeficientes de expansión volumétrica son 0.09 a 1 atmósfera, 0.102 a 600 y 0.112 a 1100. [2]

W. David Supo P.


2


Presión atmosférica actuante

Punto de congelación del agua

Coeficiente de expansión volumétrica

1 atmosfera

0°C

0.09

600 atmósferas

-5°C

0.102

1,100 atmósferas

-10°C

0.112

Tabla 1. Influencia de la presión atmosférica en el punto de congelamiento del agua y el coeficiente de expansión volumétrica. [2]

La expansión de la masa de suelo congelada no necesariamente es de un 10% del volumen inicial de vacíos, como correspondería al caso normal de agua congelada, puesto que el agua puede drenarse durante la congelación. [2]

Imagen 2. Casos de formación de hielo en suelos finos, según Terzaghi [2] La Imagen 2, muestra los posibles mecanismos de formación de hielo en suelos finos planteadas por Terzaghi. El espécimen “A” descansa sobre una base sólida e impermeable, en tanto que los “B” y “C” tienen su parte inferior sumergida en agua. En los tres casos, la temperatura de los extremos superiores se mantiene bajo el punto de congelación del agua. En “A” el agua que forma los estratos finos de hielo procede de la masa de la parte inferior del espécimen, mientras que en el “B”, el agua procede de la fuente inferior. Terzaghi llama al caso “A” un sistema cerrado, por no variar en él el contenido total de agua de la masa de suelo: en contraposición, el caso “B” sería un sistema abierto. El caso “C”, aunque pudiera creerse abierto, es cerrado en realidad, por efecto de la capa de grava fina existente. [2, p. 12] En el espécimen “A” el agua que forma los lentes de hielo proviene, como se dijo, de la parte inferior: este flujo ascendente del agua durante el proceso de congelación induce un proceso de consolidación en la parte inferior de la muestra, análogo al que se tiene cuando el agua asciende por capilaridad hacia una superficie de evaporación. El proceso probablemente prosigue hasta que el contenido de agua en la parte inferior se reduce al correspondiente al

W. David Supo P.


3


límite de contracción, siempre y cuando la temperatura en la superficie de enfriamiento sea lo suficientemente baja. El incremento total de volumen asociado a un sistema cerrado, tal como el espécimen A, tiene como límite el incremento volumétrico por congelación del agua contenida en la masa. Por lo general, oscila entre el 3% y el 5% del volumen total. [2, p. 12] La experiencia obtenida en regiones en que prevalecen muy bajas temperaturas durante largos períodos de tiempo, demuestra que el espesor total de las lentes de hielo formadas en el suelo natural, trabajando como sistema abierto, puede alcanzar varios metros. Un sistema abierto puede convertirse en cerrado sin más que insertar entre la superficie de congelamiento y el nivel freático una capa de gravilla, tal como se simboliza en el espécimen “C” de la Imagen 2. El agua no puede subir por capilaridad a través del suelo grueso y, por lo tanto, de tal estrato hacia arriba, la masa se comporta como un sistema cerrado. [2, p. 13] En limos saturados o arenas limosas en igual condición, el efecto de la congelación depende mucho del gradiente con el que se abate la temperatura. Un enfriamiento rápido provoca la congelación in situ, como en el caso de la arena y la grava, pero si el descenso de la temperatura es gradual, la mayor parte del agua se agrupa en pequeñas capitas de hielo paralelas a la superficie expuesta al enfriamiento. Resulta así una alternación de capas de suelo helado y estratos de hielo.” [2, p. 11] En [3], se examinó la relación de la expansión vertical (levantamiento) por helada con la distribución del tamaño de los suelos limosos compactados, basados en el criterio de que la sensibilidad a las heladas en base a la distribución de los poros son más lógicos y versátiles que los basados en la textura y el tamaño de grano. Textualmente manifiesta: “Se llevaron a cabo pruebas de laboratorio de congelación rápida para evaluar la tasa de crecimiento. Los suelos fueron compactados a diferentes niveles de energía y contenido de agua, y consistieron en tres combinaciones diferentes de limo y caolín. Se obtuvo la relación de levantamiento por helada por tamaño de poro utilizando regresión lineal. La ecuación de predicción en última instancia seleccionada tenía un valor de R2 de 82.0% para los suelos ensayados:

Se realizaron pruebas de intrusión de mercurio para obtener las distribuciones de tamaño de poro de los suelos compactados. Dado que este procedimiento requiere que el suelo esté libre de humedad, las muestras de suelo se liofilizaron 1. Este tipo de secado casi elimina el cambio de volumen y modificación estructural esperado del secado al aire o secado en horno.” [3]

1

Separar el agua de una sustancia, o de una disolución, mediante congelación y posterior sublimación a presión reducida del hielo formado. RAE. (Deshidrocongelación, http://es.wikipedia.org/wiki/Liofilizado) W. David Supo P.


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Está claro que el efecto de la helada en los suelos ocasiona un comportamiento peligroso para las obras construidas sobre él, por otro lado; podemos mencionar también que el efecto de las temperaturas a punto de congelamiento afecta también a los pavimentos y que no son fáciles de cuantificar. Se observa con frecuencia que los pavimentos sufren daño significativo inmediatamente después de fuertes heladas, y no es difícil imaginar sus mecanismos de acción. El agua se expande para formar hielo, por lo que, como en el concreto, esto hace que las presiones dentro de la matriz del asfalto cause fractura local en los contactos de las partículas del agregado. La interacción entre los vacíos llenos de agua y vacíos llenos de hielo durante la congelación y deshielo también puede dar lugar a presiones dinámicas inusualmente altas bajo cargas de tráfico. El hecho de que el material bituminoso sea frágil requiere de muy pequeños esfuerzos para causar la fractura). El secreto de la protección contra las heladas es más o menos la misma que la de la protección contra el agua. Si el asfalto es denso (≤5% vacíos), entonces el agua no penetra fácilmente, y por lo tanto; la formación de hielo no será un problema. [4, p. 53] 1.1.2.

ACCIÓN DE LA HELADA EN LOS SUELOS.

“Éste es uno de los aspectos que debe tenerse en cuenta al estudiar los suelos, especialmente para el caso de los pavimentos en calles, caminos y aeropuertos. Cuando se tiene un exceso de agua libre en el suelo y ésta se congela, entonces se torna sólida y aumenta su volumen; por tanto, el suelo que la contiene también aumenta de volumen, es decir, se hincha. Los efectos que el hielo produce en el suelo se prolongan por muchos meses, de acuerdo con las experiencias obtenidas de las pruebas efectuadas en los Estados Unidos de América al respecto. Contó consecuencia, es muy importante que se conozcan los suelos que son susceptibles a las heladas, aunque en verdad los fenómenos de la acción de las heladas son muy complejos. Para que el hinchamiento debido a la congelación del agua libre en los suelos se presente es necesario que el ingeniero sepa que deben presentarse conjuntamente los siguientes factores; a) Contar con un suelo susceptible a las heladas. b) Existencia

de

una

fuente

de

abastecimiento

de

agua, o sea; exceso de agua en el suelo. c) Contar con una lenta reducción

en

la

temperatura del aire. Si

alguno

de

Imagen 3. “El Comercio”, Trochas carrozables congeladas en LaraquieriPuno, Perú, Imagen tomada de http://elcomercio.pe/peru/puno/puno-secongela-agua-bajas-temperaturas-fotos-noticia-1824418/3 (Fecha de actualización: 24 de agosto 2015)

los

anteriores factores no se encuentra presente entonces no hay una verdadera expansión del suelo por la acción de las heladas. [5, p. 96]

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5


1.1.3.

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU SUSCEPTIBILIDAD

“Según los estudios hechos por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos de América, los suelos susceptibles a las heladas son todos aquellos suelos inorgánicos que contienen más de 3% en peso de partículas menores de 0.02 mm. La Tabla 3 se emplea mucho para conocer la susceptibilidad de los suelos a las heladas, y en ella los materiales del grupo F 1 son los menos susceptibles, y los suelos más peligrosos a la acción de las heladas son los que combinan una granulometría fina con una gran permeabilidad. Los suelos F 4 generalmente no se recomiendan en aquellos lugares donde se tema una acción fuerte de las heladas.” [5, p. 96] “Según A. Casagrande, un suelo puede considerarse como no susceptible a la helada si posee menos de un 3% de partículas menores de 0.02 mm. El intervalo crítico en el cual el material empieza a mostrarse susceptible está entre 3% y 10% de contenido de aquellas partículas, dependiendo de sus características granulométricas. Los suelos susceptibles a la acción de las heladas pueden clasificarse como se muestra en la Tabla 2, ampliamente usada por los técnicos de todo el mundo. En esa tabla los suelos aparecen agrupados en orden creciente de susceptibilidad.” [2, p. 15]

Tabla 2. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [2] En [5] se presenta la misma tabla (Tabla 3), a juicio del autor del presente apunte, se muestra más ordenada.

Tabla 3. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 96]

W. David Supo P.


6


Se puede establecer que como capas no susceptibles a las heladas, para ser utilizados en proyectos de pavimentos (como protección al suelo de la congelación por exceso de agua que contenga), los suelos según la Tabla 3: [5]

Imagen 4. Susceptibilidad de los suelos a las heladas [5, p. 98] En [3] se presenta la Tabla 4, que unifica las mostradas anteriormente, asimismo; en este estudio se utilizaron especímenes compactados de limo y caolín, en la Imagen 5, se muestra parte de las fotografías publicadas en el reporte final.

Tabla 4. Clasificación de suelos para diseño por helada Fuente: U.S. Army Corps of Engineer citado en [3, p. 17]

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Imagen 5. Efecto de la helada en muestras de limo con 30% y 50% de caolín compactados Fuente: [3] La Imagen 6, muestra el rango del grado de susceptibilidad a las heladas de suelos de acuerdo con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército publicado en (1965).

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Imagen 6. Rango del grado de susceptibilidad a las heladas de suelos de acuerdo con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército (1965). Fuente: [6]

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1.1.4.

INDICE DE CONGELACIÓN

“La profundidad de la zona de congelación de un suelo depende, según se dijo, tanto de la duración, como del valor de las temperaturas que el ambiente alcance bajo el punto de congelación. Para tomar en cuenta ambos factores en la profundidad de penetración de una helada, se ha creado el concepto de Índice de congelación, (Ic). Para los efectos que siguen, se entenderá por un número de grados-día (°C-día) la diferencia entre la temperatura media diaria y la temperatura de congelación del agua. Expresando la temperatura en grados centígrados, la temperatura de congelación del agua es 0º C y el número de grados-días coincide con la temperatura media diaria. Si se dibuja para un invierno una gráfica acumulativa de grados-día contra el tiempo, expresado en días, se obtiene una curva del tipo de la mostrada en la Imagen 7.

Imagen 7. Determinación del índice de congelación (Ic) [2, p. 17] En dicha gráfica el índice de congelación puede calcularse como el número de grados-día entre los puntos máximo y mínimo de la curva. El índice de congelación está, así, ligado a un invierno dado. El índice normal de congelación se define como el promedio de los índices de congelación de un lugar, a lo largo de un lapso de tiempo prolongado, usualmente diez o más años. La aplicación principal de estos conceptos ha sido hecha en la construcción de caminos y aeropistas, en donde se tienen curvas experimentales sobre los espesores mínimos de material no susceptible, que deben colocarse para proteger al suelo situado bajo la subrasante de los W. David Supo P.


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efectos de la congelación. Es normal dar estos espesores de protección en términos del índice normal de congelación de las regiones de que se trate, correspondiendo, como es obvio, los mayores espesores de capas protectoras a los mayores índices.” [2, p. 17] El índice normal de congelación se define como el promedio de los índices de congelación de un determinado lugar a lo largo de, usualmente diez años. Estos valores tienen su máxima aplicación en el proyecto de pavimentos, contándose con curvas experimentales que indican los espesores mínimos que deben colocarse de material no susceptible a las heladas bajo el nivel de subrasante, con el fin de proteger al suelo de la congelación del exceso de agua que contenga. [5, p. 97] La Imagen 8, es otro ejemplo de cómo se grafican los datos tiempo-grados día:

Imagen 8. Determinación del índice de congelación (Ic) [5, p. 97] Uno de los métodos más efectivos para evitar la acción de las heladas sobre suelos susceptibles a ellas, es extraer dicho suelo hasta la profundidad de la acción de las heladas, y reemplazarlo por suelo no susceptible. En México, generalmente 50 cm de grava-arena son suficientes para evitar problemas de congelamiento.” [5, p. 97] Una vez determinado el índice de congelación, es posible determinar la profundidad que penetrará la congelación en el suelo, utilizando el ábaco de la Imagen 9.

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11


Imagen 9. Penetración de la congelación en función del Ic. [7, p. 447] 1.1.4.1. EJEMPLO DE APLICACIÓN En el siguiente ejemplo se determina la profundidad de congelación en cm. para las condiciones climáticas de la localidad de Ananea (San Antonio de Putina, Puno, Perú) ubicada a 4660msnm, basados en los registros de temperaturas mínimas diarias desde el 20/04/2005 al 31/07/2005 del SENAMHI (Estación CO, 114050, Ananea). TEMP.

MES

DIA

ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL ABRIL MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO

20/04/2005 21/04/2005 22/04/2005 23/04/2005 24/04/2005 25/04/2005 26/04/2005 27/04/2005 28/04/2005 29/04/2005 30/04/2005 01/05/2005 02/05/2005 03/05/2005 04/05/2005 05/05/2005 06/05/2005 07/05/2005 08/05/2005 09/05/2005 10/05/2005 11/05/2005 12/05/2005 13/05/2005 14/05/2005 15/05/2005 16/05/2005 17/05/2005 18/05/2005 19/05/2005 20/05/2005 21/05/2005 22/05/2005

(OC) 2 2 1 1 3 3 4 4 1 2 1 4 5 6 7 8 3 -4 -4 -8 -7 -10 -13 -14 -8 -9 -15 -13 -12 -15 -7 -8 -6

MAYO MAYO

23/05/2005 24/05/2005

-7 -8

% TEMP. ACUM.

MES

DIA

TEMP.

2 4 5 6 9 12 16 20 21 23 24 28 33 39 46 54 57 53 49 41 34 24 11 -3 -11 -20 -35 -48 -60 -75 -82 -90 -96

MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO MAYO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO JUNIO

25/05/2005 26/05/2005 27/05/2005 28/05/2005 29/05/2005 30/05/2005 31/05/2005 01/06/2005 02/06/2005 03/06/2005 04/06/2005 05/06/2005 06/06/2005 07/06/2005 08/06/2005 09/06/2005 10/06/2005 11/06/2005 12/06/2005 13/06/2005 14/06/2005 15/06/2005 16/06/2005 17/06/2005 18/06/2005 19/06/2005 20/06/2005 21/06/2005 22/06/2005 23/06/2005 24/06/2005 25/06/2005 26/06/2005

(OC) -10 -17 -7 -10 -13 -12 -10 -10 -14 -15 -6 -7 -3 -4 -12 -7 -10 -11 -13 -14 -16 -18 -4 -16 -13 -12 -15 -11 -8 -14 -13 -8 -7

-103 -111

JUNIO JUNIO

27/06/2005 28/06/2005

-8 -8

% TEMP. ACUM.

MES

DIA

-121 -138 -145 -155 -168 -180 -190 -200 -214 -229 -235 -242 -245 -249 -261 -268 -278 -289 -302 -316 -332 -350 -354 -370 -383 -395 -410 -421 -429 -443 -456 -464 -471

JUNIO JUNIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO JULIO

29/06/2005 30/06/2005 01/07/2005 02/07/2005 03/07/2005 04/07/2005 05/07/2005 06/07/2005 07/07/2005 08/07/2005 09/07/2005 10/07/2005 11/07/2005 12/07/2005 13/07/2005 14/07/2005 15/07/2005 16/07/2005 17/07/2005 18/07/2005 19/07/2005 20/07/2005 21/07/2005 22/07/2005 23/07/2005 24/07/2005 25/07/2005 26/07/2005 27/07/2005 28/07/2005 29/07/2005 30/07/2005 31/07/2005

TEMP. (OC) -9 -6 -10 -3 -4 9 7 9 5 9 7 8 10 9 9 8 9 10 10 11 7 14 13 12 16 9 7 5 6 5 14 5 7

% TEMP. ACUM. -496 -502 -512 -515 -519 -510 -503 -494 -489 -480 -473 -465 -455 -446 -437 -429 -420 -410 -400 -389 -382 -368 -355 -343 -327 -318 -311 -306 -300 -295 -281 -276 -269

-479 -487

Tabla 5. Temperaturas mínimas Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea Fuente: [8]

W. David Supo P.


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Imagen 10. Ic, Abril-Julio/2005, Estación CO, 114050, Ananea Fuente: Elaboración propia

1.1.5.

DAÑO DEL CONGELAMIENTO AL SUELO DE FUNDACIÓN DE PAVIMENTOS

“La prueba de expansión por helada (Croney y Jacobs, 1967; ASTM, 2013, versión de EE.UU.) ha sido ampliamente utilizado en el Reino Unido para dar una medida de la forma en que la formación de hielo destruye la estructura de un material, siguiendo una serie heladas graves experimentadas en las principales carreteras de la década de 1960s, y es habitual que insistir en que todo el material a menos de 450 mm de la superficie tiene un valor apropiadamente bajo de levantamiento por helada. El efecto inmediato de movimiento vertical por heladas es la pobre calidad de la superficie para el tránsito, aunque esto se restaura en gran medida una vez que el hielo se ha derretido. Sin embargo, el legado de un período de movimiento vertical es el daño a las capas de pavimento no ligadas ocasionando un ablandamiento irreversible debido a cambios en la estructura del suelo. Además, si las heladas alcanzan una capa de sub-base estabilizada, entonces esto puede afectar dramáticamente la integridad de los enlaces entre las partículas, y por lo tanto la fuerza y la rigidez de la capa; por lo tanto, los materiales susceptibles a heladas deben protegerse adecuadamente. La estrategia tiene inevitablemente a depender del clima. En el Reino Unido, no es difícil prevenir el congelamiento del suelo; en la Europa continental, el espesor de la protección contra W. David Supo P.


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heladas requerida es mayor, alcanzando casi un metro en el este de Europa. Suiza está entre los países que hacen uso de una capa aislante en la base de la fundación. En países como Canadá, sin embargo, no hay manera alguna, es económicamente inviable evitar la penetración de las heladas hasta el suelo. En este tipo de casos la única alternativa es impedir al suelo, el agua que necesita para que los cristales de hielo crezcan lo suficiente como para causar movimiento vertical. El drenaje, junto con la prevención de la entrada de agua a través de la superficie, se vuelven críticas. Una estrategia final y bastante aceptable es simplemente permitir que el levantamiento por helada suceda. El uso de un aglutinante muy suave en las capas de superficies proporciona una flexibilidad suficiente para acomodar grandes deformaciones, incluso a temperaturas muy bajas, y aunque se producirá agrietamiento durante el invierno, la remediación se llevará a cabo en el verano. En Escandinavia, se han utilizado tradicionalmente las llamadas “gravas petroleras” en estas situaciones. Estas mezclas utilizan una emulsión asfáltica muy suave como aglutinante, extremadamente resistente al agrietamiento a baja temperatura, aunque menos resistentes a la fatiga convencional y la abrasión. Esta estrategia, obviamente, no es adecuada para las carreteras muy transitadas, pero es bastante aceptable en carreteras secundarias. Aunque esta sección se ha enmarcado en términos de levantamiento por helada, con los daños asociados a los materiales, el daño todavía puede ocurrir sin ningún movimiento vertical en absoluto. El levantamiento por helada puede ser contrarrestada con una textura relativamente abierta y un buen drenaje, los pequeños huecos llenos de agua, por lo tanto serán insuficientes; pero la congelación de las propias partículas también pueden ocasionar graves daños si esas partículas son porosas. Este peligro no es normalmente controlado directamente, y se confía en los descriptores generales tales como "limpia y dura”, pero cualquier agregado con una absorción mayor a aproximadamente 0,5% debe considerarse potencialmente en riesgo.” [4] 1.1.6.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE 

Determinar el índice de congelamiento y profundidad de congelación para cada estación meteorológica del SENAMHI instalada en el departamento de Puno y efectuar un análisis comparativo.



Determinar la expansión vertical por congelamiento de arenas limosas (SM) de la ciudad de Juliaca en un sistema abierto y cerrado (Casos “B” y “C” de Terzaghi).

W. David Supo P.

Referencias

[1]

K. Terzaghi, «Permafrost,» Harvard Soil Mechanics Serles N*37 - Universidad de Harvard, nº 37, 1952.

[2]

E. Juárez Badillo y A. Rico Rodriguez, Mecánica de suelos Tomo II, Teoría y Aplicaciones de la mecánica de suelos, México D. F.: Limusa, 1984.

[3]

M. A. Reed, «Frost heaving rate of silty soils as a function of pore size distribution,» 7 09 1977. [En línea]. Available: https://archive.org/stream/frostheavingrate00reed#page/n5/mode/2up. [Último acceso: 13 09 2015].

[4]

N. Thom, Principles of Pavement Engineering, Second edition, Westminster, London: Institution of Civil Engineers (ICE), Thomas Telford Ltd., 2014.

[5]

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W. David Supo P.

Accion de Las Heladas en Los Suelos

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