Las arcillas pueden encontrarse en estados que varían de los correspondientes a las blandas normalmente consolidadas, a las duras preconsolidadas. Se han descrito sus características de consolidación y resistencia. Las arcillas preconsolidadas tienen frecuentemente defectos estructurales secundarios, como grietas y planos de resbalamiento, que influyen en su resistencia y compresibilidad, por lo que pueden requerir una investigación especial antes de proyectar.
La plasticidad de los limos puede deberse a un alto porcentaje de partículas en forma de lámina o a materia orgánica. Los mantos profundos de limo, que contienen frecuentemente más o menos materia orgánica, se encuentran en formaciones que son o fueron playas de octanos y lagos o lechos de ríos. Cuando estos depósitos se encuentran abajo del nivel del agua freática y nunca han estado expuestos a secado, es probable que sean tan blandos y compresibles como las arcillas normalmente consolidadas cerca del límite líquido. Por lo tanto, los limos plásticos tienen muchas de las características de las arcillas blandas y medias, y el proyecto de las cimentaciones en limo plástico se basa en consideraciones semejantes a las que gobiernan las estructuras en archa. Por esta razón, en este capítulo, la arcilla y el limo plástico se consideran cono sinónimos.
En varias circunstancias pueden usarse zapatas, losas, pilas, y pilotes para soportar estructuras en depósitos de arcilla y limo plástico. Para cada tipo de cimentación, se requieren investigaciones independientes para determinar el factor de seguridad contra una falla por capacidad de carga y la magnitud probable del asentamiento.
La capacidad de carga depende principalmente de la resistencia del suelo al esfuerzo cortante. Cuando se aplica carga por primera vez a las zapatas en arcilla saturada, se produce un aumento en la presión de poro; si la permeabilidad de la arcilla es cuando menos regular, este aumento no se disipa rápidamente. Por lo tanto, cuando menos durante un corto tiempo después de la carga, prevalecen condiciones de resistencia no drenada, siendo aplicable el análisis en que Ø = O . Como resistencia puede tomarse la no drenada, o la mitad de la resistencia a la compresión simple. En el mismo grado que se produzca consolidación, están del lado de la seguridad los resultados de los análisis basados en la premisa de que Ø = O.
A menos que la arcilla sea muy sensible la resistencia no drenada, puede obtenerse económicamente y con suficiente precisión, realizando pruebas con muestras de 5 cm tomadas con muestreo continuo, con muestradores de tubo de pared delgada. Cuando sólo puede justificarse un gasto mínimo de exploración, puede estimarse la resistencia a la compresión simple en muestras obtenidas con el muestreador de media caña (Tabla 1.5), usando la correlación entre la resistencia y los valores N de la prueba de penetración estándar (Tabla 5.3). Sin embargo, la prueba de penetración estándar es, a lo sumo, un índice inseguro de la resistencia a la compresion simple de las arcillas, y es preferible hacer pruebas con muestras de tubo. Las pruebas in-situ por medio de veleta constituyen con frecuencia una alternativa mejor que el uso de muestreadores de pared delgada, tanto en lo económico como en lo técnico. Si la arcilla contiene defectos estructurales secundarios, puede ser necesario recurrir a las pruebas de carga.
El asentamiento depende principalmente de la compresibilidad de la arcilla, que está íntimamente relacionada a su historia de carga. La compresibilidad puede evaluarse con mayor seguridad por medio de las pruebas de consolidación en muestras inalteradas representativas con diámetro de 10 a 15 cm, pero el costo para obtener estas muestras algunas veces impide su uso. Pueden resultar satisfactorias muestras más pequeñas si se toman con las mejores técnicas. En algunos casos, puede estimarse la compresibilidad de las arcillas blandas, con suficiente precisión, con los Límites de Atterberg y la humedad natural, o mediante pruebas de consolidación en muestras completamente remoldeadas. Sin embargo, las estimaciones basadas en estos procedimientos, son inaplicables a las arcillas preconsolidadas o a las muy sensibles.
En los artículos que siguen, se estudian la capacidad de carga y la determinación de las cargas de seguridad para cada tipo de cimentación. Luego se describen los procedimientos generales para hacer predicciones sobre los asentamientos. Finalmente, se tratan la excavación y la estabilidad de taludes en arcilla y el movimiento lateral de las estructuras cimentadas en ese material.
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