Asentamientos

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Universidad San Francisco Xavier de Chuquisaca

Centro de Estudios de Posgrado e Investigación

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Asentamientos

CURSO SEMINARIO ESPECIALIZADO - FUNDACIONES Y GEOTECNIA

– Santa Cruz de la Sierra, Marzo 2013 –

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Tipos de asentamiento

Si= asentamiento inmediato

Sc = asentamiento por consolidación

Ss= asentamiento por compresión secundaria

� El asentamiento inmediato ocurre tan pronto como la carga es aplicada ó

dentro los 7 primeros días.

� El asentamiento por consolidación tiene lugar durante meses hasta años.

� El asentamiento por compresión secundaria se da luego que el exceso de

presión de poros ha sido disipado y puede continuar por muchos años.

Bowles (1996)

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Tipos de asentamiento

Tipo de suelo % de St

debido al Si

Arenas 70-90 %

Arcillas rígidas 40-60%

Arcillas suaves 10-25%

� El cálculo del asentamiento inmediato se aplica a suelos finos (arcillas y limos)

con un grado de saturación S ≤ 90 %.

� El asentamiento por consolidación se aplica a todos los suelos finos saturados o

casi saturados.

� El cálculo del asentamiento inmediato se aplica a todos los suelos gruesos con

un coeficiente de permeabilidad de k > 10-3 m/s

� El asentamiento por compresión secundaria se aplica a suelos con un gran

contenido orgánico.

Bowles (1996), Craig (2004)

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Métodos para el cálculo del asentamiento final

Lineal

No lineal

Homogéneo

Heterogéneo

Isotrópico

Anisotrópico

Trayectoria de esfuerzos

Compresión edométrica

Teoría de elasticidad

(métodos directos)

Métodos de ingeniería

(métodos indirectos)Método Skempton-Bjerrum

Ensayos de carga

Penetración dinámicaMétodos empíricos

Penetración estática

Presurímetros

Elementos finitos

Diferencias finitasMétodos numéricos

Parámetros concentrados

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Lineal

No lineal

Homogéneo

Heterogéneo

Isotrópico

AnisotrópicoTeoría de elasticidad

(métodos directos)

� El modelo matemático del espacio semi-infinito no permite predecir la variación

del asentamiento en función del tiempo.

� Por esta razón, el modelo matemático del espacio semi-infinito es utilizado en el

cálculo de asentamientos inmediatos.

Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation

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� Este grupo utiliza la teoría elástica solo para el cálculo de los esfuerzos.

� Las relaciones esfuerzo-deformación necesarias para el cálculo del asentamiento

se obtienen a partir de ensayos.


Trayectoria de esfuerzos

Compresión edométricaMétodos de ingeniería

(métodos indirectos)Método Skempton-Bjerrum

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Asentamiento en arenas

- Los asentamientos ocurren muy rápidamente:

No existe asentamiento por consolidación primaria

- No se da un ajuste plástico de su estructura:

No existe asentamiento por compresión secundaria

� La imposibilidad de obtener muestras no disturbadas en suelos arenosos

hace que los métodos de cálculo en asentamientos se basen en ensayos

in situ.

Lancellota (2004) – Geotecnia

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Asentamientos inmediatos

Simons and Menzies ( 1975); Lancellota (2004)

Cimentación flexible

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Simons and Menzies ( 1975); Lancellota (2004)

Cimentación rígida

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Asentamiento inmediato en estrato infinito

- Módulo de elasticidad constante, E = ctte

- Espesor de estrato infinito (H ≥ 2B)

- Carga aplicada sobre la superficie

bajo el centro del rectángulo:

bajo una esquina del rectángulo:

* Giroud (1968); ** Skempton (1951)

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Asentamiento inmediato en estrato finito

- Módulo de elasticidad constante; E = ctte

- Espesor de estrato finito; H < 2B

- Carga aplicada a profundidad; Df ≠0

- Suelos arcillosos saturados; υ = 0.5

Jambu et al. (1956); Christian and Carrier (1978)

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Área circular con carga uniformemente distribuida


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Lineal

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Homogéneo

Heterogéneo

Isotrópico

AnisotrópicoTeoría de elasticidad

(métodos directos)


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Asentamiento inmediato en estrato infinito; E≠ ctte

- Módulo de elasticidad incremental ; E ≠ ctte

- Espesor de estrato finito; H < 9B

- Carga aplicada a profundidad; Df ≠0

- Suelos arcillosos saturados; υ = 0.5

- Fundación flexible

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Analogía del resorte

Pinto (2000)

Soporta el Agua [N] 0

Soporta el Suelo [N] 0

Consolidación [%] 0

15

0

0

10

5

33

5

10

67

0

15

100

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Ensayo edométrico

Controls; Whitlow (1994)

Precarga

Reajuste plástico

Expulsión de agua

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Curva de consolidación edométrica


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Historia de esfuerzos de un elemento de volumen

Coduto (1999) – Geotechnical Engineering: Principles and Practices.

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Historia de esfuerzos de un elemento de volumen


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P

A

B

C

σσσσpc

Presión de preconsolidación (Casagrande)

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Curva virgen de consolidación

Das (1994) – Principles of Geotechnical Engineering.

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Suelos normalmente consolidados:

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Suelos sobreconsolidados:

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Valores de Cc y Cs

Juan M.Pestana-Nascimento (University of California, Berkeley)

��≅

1

5~

1

10��

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Efecto de la calidad de la muestra

Coduto (1999); Clayton et al. (1995)

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Efecto de la calidad de la muestra

Coduto (1999); Lancellota (2004)

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Efecto de la compresión secundaria en los resultados

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Asentamientos edométricos

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Suelos normalmente consolidados:

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Suelos sobreconsolidados : Caso 1: (Po + ∆P) < Pc

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Suelos sobreconsolidados : Caso 2: si Po < Pc < (Po + ∆P)

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- asentamiento inmediato = Si= 0.1 S

edo

- asentamiento por consolidación = Sc

= Sedo

- asentamiento total = St= 1.1 S

edo

Arcillas blandas normalmente consolidadas (Burland et al. (1977):

Estimación de asentamientos

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- asentamiento inmediato = Si= 0.5 a 0.6 S

edo

- asentamiento por consolidación = Sc

= 0.5 a 0.4 Sedo

- asentamiento total = St= S

edo

Arcillas rígidas sobreconsolidadas (Burland et al. (1977):

Estimación de asentamientos

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Asentamientos por compresión secundaria

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Asentamientos admisibles

Lancellota (2004)

� El establecer valores de asentamiento admisible, por debajo del cuál no se

presenten daños estructurales, es un objetivo demasiado ambicioso si se

pretende realizar un estudio riguroso.

� La relación entre los movimientos de las fundaciones con los daños de la

estructura depende de múltiples y complejos factores.

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wmax= S = asentamiento máximo


Lancellota (2004)

∆wmax= δS = asentamiento diferencial

Asentamiento diferencial máximo entre columnas adyacentes (Skempton and MacDonald 1956):

- Arenas ∆wmax

= 25 mm - Arcillas ∆ wmax

= 40 mm

- Arenas = 40 mm (zapatas aisladas)

= 40 – 65 mm (losas de fundación)

(Skempton and MacDonald 1956):

- Arcillas = 65 mm (zapatas aisladas)

= 65 – 100 mm (losas de fundación)

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Asentamientos

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