Asentamientos en Cimentaciones de Arcilla

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ INGENIERIA CIVIL

ASENTAMIENTOS EN CIMENTACIONES DE ARCILLA

JMBV INGENIERIA DE CIMENTACIONES

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INTRODUCCIÓN

La mayoría de las investigaciones sobre asentamientos y esfuerzos verticales en suelos sometidos a cargas verticales superficiales son para casos de áreas rectangulares o circulares bajo carga vertical concéntrica y distribución de presiones uniforme. Tal distribución es luego utilizada para calcular esfuerzos y asentamientos verticales en el suelo. Giroud (1968) fue uno de los primeros en presentar ayudas de diseño para el cálculo de asentamientos bajo zapatas rectangulares considerando una distribución lineal de presiones (i.e. el caso de carga axial y flexión alrededor de uno de los ejes de simetría). Jarquio y Jarquio (1984) presentan fórmulas explícitas para calcular los esfuerzos verticales en zapatas rectangulares con una distribución lineal de presiones en el suelo. Braja (1990) presenta un método desarrollado por Georgiadis y Butterfield (1988) para calcular asentamientos y rotaciones instantáneas de zapatas cargadas excéntricamente.

En general, las investigaciones teóricas y experimentales sobre el comportamiento carga-asentamiento están limitadas a áreas rectangulares y circulares bajo carga axial concéntrica. Ueshita y Meyerhor (1967) presentan un modelo de elementos finitos para analizar zapatas bajo suelos estratificados. Girijavallabhan y Reese (1968) resentan un modelo de elementos finitos para analizar el comportamiento inelástico carga-asentamiento de zapatas. Desai y Reese (1970) realizaron un estudio teórico experimental para analizar el comportamiento carga-asentamiento de zapatas circulares cargadas concéntricamente. Kurian et al (1997) realizó un estudio teórico experimental sobre el comportamiento de zapatas rectangulares en arenas reforzadas y no reforzadas.

Recientemente, Mayne y Poulos (1999) obtuvieron numéricamente factores de influencia para el cálculo de asentamientos de zapatas circulares y rectangulares. A pesar de numerosos estudios experimentales y analíticos disponibles en la literatura técnica sobre asentamientos y esfuerzos en suelos sometidos a cargas, todavía existe la necesidad de modelos con la capacidad de analizar el caso general de un área de forma arbitraria sometida a cargas no uniformemente distribuidas. Esta es la razón principal por la que este estudio fue llevado a cabo, desarrollar un algoritmo basado en la ecuación de Boussinesq capaz de predecir ambos los esfuerzos y los asentamientos en cualquier punto a profundidad determinada en un medio o estrato que soporta una carga no uniformemente distribuida sobre un área de forma arbitraria.

El Estudiante


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OBJETIVOS

Conocer los fundamentos de asentamientos en cimentaciones de arcilla

Conocer los diferentes tipos de Asentamientos en Arcillas

Realizar un análisis automatizado en Excel de asentamientos para diferentes elementos

estructurales.


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ASENTAMIENTOS EN CIMENTACIONES DE ARCILLA

Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo donde se funda.

Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden ocurrir de tres maneras:

a.Por deformación elástica de las partículas.b.Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuación del líquido existente en los huecos entre las partículas.c.Porfluencia en el tiempo del medio considerado continuo (el suelo).

Luego el asentamiento total el cual es función del tiempo es:

δt=δe+δp+δs

δe, asociada a la respuesta inmediata del suelo. δp, asociada a el fénomeno de consolidación (primaria) del suelo. δs, asociada al fenomeno de consolidación secundaria del suelo y la reptación del

mismo (creep)

ASENTAMIENTO ELÁSTICO


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CONSOLIDACION PRIMARIA


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CALCULO DE ASENTAMIENTOS

La modelización del suelo, en este caso compuesto por dos fases y qué sucede cuando

se aplica una carga, se disminuye la altura del mismo porque disminuye la altura de

vacíos (y se expulsa agua al exterior) y por lo tanto se reduce la relación de vacíos “e”.

Se adopta un volumen de sólidos unitario Vs=1 por lo que E=Vv/Vs=Vv Δe= ΔVv

Por proporcionalidad se llega a que:

Entonces, para calcular el asentamiento total de un estrato de suelo normalmente

consolidado, a tiempo infinito S, se determina de la curva de compresibilidad el valor de


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Cc como la pendiente de la recta k. Cabe aclarar que k es recta en escala

semilogaritmica por lo tanto la pendiente debe ser determinada en dicha escala.

Y despejando de la ecuación:

el valor de Δe, y llamando al asentamiento:

En los suelos preconsolidados podemos diferenciar dos casos para la determinación del

asentamiento total S a tiempo infinito, el primero cuando la presión efectiva de tapada

más la sobrecarga es menor que la carga de pre consolidación ,

En este caso una vez determinado el índice de recompresión Cr, como la pendiente de

la recta de recompresión, el asentamiento se calcula como:


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El segundo caso es aquel donde la suma de la presión efectiva de tapada más la

sobrecarga supera a la carga de preconsolidación, es decir, para

calcular el asentamiento, son necesarios ambos índices, de recompresión y de

compresibilidad, determinados como las pendientes de las rectas de recompresión y

virgen respectivamente.


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Debido al tiempo que involucra el ensayo de consolidación (en general 24 hs por cada

escalón de carga), es deseable poder contar con relaciones que involucran otras

propiedades de los suelos que son fácilmente determinadas por ejemplo el LL,

humedad natural, relación de vacíos, con el índice de compresibilidad.

ENSAYO DE CONSOLIDACION


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ASENTAMIENTOS ADMISIBLES SEGÚN NORMA


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EJERCICIOS

EN ZAPATAS


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EN UNA LOSA DE CIMENTACION


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EN PILOTES DE CIMENTACION


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CONCLUSIONES

Es importante tener en cuenta los parámetros como el módulo de elasticidad,

módulo de poisson, coeficiente de fricción y coeficiente de cohesión.

Para todo proyecto se deberá en cuenta los parámetros admisibles de

asentamiento según la estructura.

Al no tener consideración de los asentamientos en todo proyecto puede ocurrir

un desplome de la estructura la cual originaria un grave peligro para la sociedad,

por eso mucho depende de la capacidad y responsabilidad del Ingeniero Civil.

BIBLIOGRAFIA

González de Vallejo, L., Ferrer, M., Ortuño, L. & Oteo, C. (2002): “Ingeniería Geológica”.

Prentice Hall. Madrid.

PECK, ANSON Y THORBURN: “Ingeniería de Cimentaciones”.

ALVA HURTADO: “Diseño de Cimentaciones”


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