Notas de estudio sobre suelo de algodón negro

Este artículo proporciona notas de estudio sobre el suelo de algodón negro.

Los suelos expansivos, popularmente conocidos como suelos de algodón negro en la India, se encuentran entre los suelos más problemáticos desde el punto de vista de la construcción de ingeniería civil. De los diversos factores que afectan el comportamiento de hinchamiento de estos suelos, la composición mineralógica básica es muy importante. La mayoría de los suelos expansivos son ricos en montmorillonita mineral y algunos en illita.

El grado de expansión es mayor en el caso del primero. La succión del suelo es otra cualidad que se puede usar para caracterizar la afinidad de un suelo por el agua en su comportamiento de cambio de volumen.

El suelo de algodón negro es un suelo arcilloso pesado, que varía de arcilla a franco; Generalmente es de color gris claro a oscuro. El algodón crece en este tipo de suelo. El suelo prevalece generalmente en el centro y el sur de la India.

La característica más importante del suelo es que, cuando está seca, se encoge y es dura como la piedra y tiene una capacidad de carga muy alta. Grandes grietas se forman en la mayor parte del suelo. Toda el área se divide y se forman grietas de hasta 150 mm de ancho hasta una profundidad de 3, 0 a 3, 5 metros. Pero cuando el suelo está húmedo, se expande, se vuelve muy suave y pierde capacidad de carga.

Debido a su carácter expansivo, aumenta de volumen en la medida del 20% al 30% del volumen original y ejerce presión. La presión hacia arriba ejercida llega a ser tan alta que tiende a levantar la base hacia arriba. Esta presión inversa en la base causa grietas en la pared de arriba. Las grietas son estrechas en la parte inferior y son más anchas a medida que avanzan.

Las características inusuales del suelo dificultan la construcción de cimientos en dicho suelo. Se requiere un método especial de construcción de cimientos en tal suelo.

Principios de construcción de la fundación en suelo de algodón negro:

yo. La carga de la fundación está limitada a 5.0 toneladas / m2. Si hay acceso al agua de la cimentación, de lo contrario, la carga puede ser de hasta 10 toneladas / m2.

ii. La excavación de cimientos se extiende más allá de la profundidad de las grietas.

iii. La zanja de la base se hace más ancha de lo necesario y el ancho adicional se llena con materiales granulares para evitar el contacto íntimo del suelo de algodón negro con la estructura de la base.

iv. Si el grosor de los estratos de suelo de algodón negro no es superior a 1.200 mm. Es recomendable eliminarlo por completo.

v. En casos de edificios importantes, se recomienda la base de balsa de RCC.

vi. Para edificios ordinarios, cualquiera de las siguientes técnicas puede ser adoptada de acuerdo con la conveniencia.

Construcción de cimientos seguros en suelo de algodón negro:

a. Eliminación de suelo de algodón negro y relleno con material granular:

La profundidad a la cual existe el suelo de algodón negro y su espesor se puede determinar mediante la observación de grietas en el suelo. Si la profundidad es poco profunda, es decir, dentro de 1, 200 mm, el suelo puede ser excavado y removido. La zanja de cimentación se puede hacer 150 mm más de ancho y 1.500 mm de profundidad por debajo de la profundidad a la que cesan las grietas.

La zanja será entonces bien embalada y compactada. La profundidad y el ancho adicionales deben rellenarse con materiales granulares como ladrillo khoa, ceniza, arena, moorum o flyash. El relleno será entonces apisonado y la cama de cimentación preparada. Sobre la cama, se pueden colocar los cimientos normales. Fig. 2.10 (a).

segundo. Excavación extra de profundidad y relleno con arena y moorum:

En la línea similar a la anterior, la excavación se realiza después de la eliminación de la capa de suelo de algodón negro: se debe excavar una profundidad adicional de hasta 750 mm. El ancho de la cimentación se debe hacer 75 mm más ancho en cada lado. Un solo ladrillo en la pared del borde con mortero de barro se construirá en el ancho adicional. La base de la cama debe estar bien apisonada por un apisonador de hierro.

La profundidad adicional se llenará con moorum 450 mm y arena 300 mm en capas de 150 mm y bien apisonada. La base normal se puede colocar sobre dicha cama. El trabajo de albañilería debe iniciarse 150 mm por debajo del nivel del suelo Fig. 2.10 (b).

do. Relleno de profundidad extra por canto rodado:

La excavación se realiza en la línea similar a la anterior después de la eliminación de la capa de suelo de algodón negro. La profundidad adicional puede llenarse con piedras de piedra, sobre las cuales se pueden colocar los cimientos. Los lados se rellenan con arena de 150 mm para los cimientos de muros compuestos y de 450 a 600 mm para las paredes principales de los edificios Fig.2.10 (c).

Base especial con arreglo constante de arena y arena:

Las zanjas de cimentación están hechas con una profundidad de 1.500 a 1.800 mm y un ancho de 450 mm más ancho que el requerido. El ancho extra se rellena con cemento de hormigón de igual ancho. La profundidad extra se rellena con arena de 300 mm de profundidad.

La cama se prepara mediante apisonamiento, sobre la cual se coloca la base de la balsa de RCC. La tubería GI de 75 mm de diámetro a intervalos de 1, 250 mm a 1, 500 mm se instala desde el nivel del zócalo extendido hasta la capa de arena en la parte inferior. Debido al cambio en la estación, pueden aparecer grietas en el suelo de algodón negro. Puede haber pérdida de arena debajo de la cimentación. La arena adicional se debe verter a través del tubo para compensar la pérdida Fig. 2.10 (d).

Pilotes Bajo-Escarchados :

Los pilotes que se encuentran debajo del escariado son pilotes de concreto perforados que tienen una o más bombillas o resmas formadas al agrandar las bases de los orificios de perforación mediante una herramienta de escariado bajo. Debido al rodamiento y anclaje adicionales obtenidos de los bulbos, estos pilotes proporcionan una base económica y segura en algodón negro y otros suelos expansivos, en suelos rellenos y otros suelos de estratos superpuestos de cojinetes.

Aunque inicialmente se innovó para la fundación en suelo de algodón negro, las pilas ahora se utilizan en otros suelos también debido a la economía y la técnica de instalación simple. También se han encontrado adecuados y útiles para edificios de fábricas, cimientos de máquinas, torres de líneas de transmisión, postes y otras bases.

En el algodón negro y otros tipos de suelos expansivos, los edificios se agrietan debido a los movimientos diferenciales del suelo. Esto es causado por la hinchazón y la contracción alternas del suelo debido a los cambios en su contenido de humedad.

Para protegerse contra este movimiento de manera efectiva, el mejor remedio es anclar la estructura a una profundidad en la que el cambio volumétrico del suelo debido a la variación estacional y de otro tipo sea insignificante. Esto se ha logrado económicamente en capas poco profundas y profundas de suelo expansivo mediante el uso de pilas poco escariadas.

Construcción de pilotes:

Las pilas bajo el escariado son fáciles de construir. El equipo requerido para el propósito se llama escariador. Una guía de perforación se fija en su posición y luego se realiza una perforación vertical mediante un sinfín en espiral. El escariado bajo se efectúa luego por un escariador portátil. La jaula de refuerzo se baja y se vierte el concreto. La lechada de bentonita se utiliza para proteger los lados o el orificio en casos de alto nivel freático.

Los suelos de algodón negro (suelos expansivos) se encuentran ampliamente en Deccan y Maharashtra y Gujarat. Estos se encuentran en espesores variables y están subyacentes por un material pegajoso. En la parte inferior de la capa, el suelo contiene nódulos kankar de diferentes tamaños.

Estos suelos son arcillas plásticas muy expansivas y pegajosas derivadas de la erosión residual de las rocas volcánicas o de la erosión de los depósitos transportados de grano fino que se encuentran en los valles y orillas de los ríos. Estos suelos tienen gran afinidad con la humedad y se caracterizan por su hinchamiento y encogimiento.

El uso ciego de la carga permitida en pilotes de menos escariado según IS 2911 -Parte 111-1980 es peligroso e inseguro. La capacidad de carga del pilote debe calcularse mediante fórmulas estáticas utilizando parámetros de cizallamiento del suelo y verificarse mediante pruebas de carga en pilotes.

Para estructuras importantes, se debe realizar una exploración adecuada del suelo antes de llegar al tipo y tamaño de la cimentación.

La ubicación de la punta de la pila debe decidirse en función del perfil del suelo.

Estabilización del suelo de algodón negro:

La calidad de Black Cotton Soil se puede mejorar estabilizándola con cal.

El suelo del área se recolecta después de remover el suelo superior duro de una profundidad de aproximadamente 70 a 100 mm. El suelo recogido se pulveriza. La cal grasa (recién apagada en el sitio) se extiende sobre el suelo suelto a una tasa del 4 por ciento del peso seco del suelo.

La mezcla de suelo y cal se mezcla completamente en un dispositivo rotatorio o manualmente. El suelo en pequeñas pilas luego se lleva a la humedad óptima después de permitir que permanezca durante la noche. El peso del suelo se mezcla a fondo con rotavators. Luego, el suelo se compacta con un rodillo eléctrico de 8 a 10 toneladas que da como resultado una corteza consolidada.

La técnica es generalmente adoptada en obras viales.