Suelo Funfaciones Uchile

CURSOESTRUCTURAS III

UNIDAD IISUELOS Y FUNDACIONES

PROFESOR: LEOPOLDO DOMINICHETTIAYUDANTE: NADIA TRONCOSO J.

SUELOS

ORIGEN DE LOS SUELOS

DEFINICION

SUELO desde la atmósfera hasta:- Término de la acción de los seres vivos- Alcance de la erosión- Espesor de rocas sueltas- Todo lo afectado por el hombre

ATMOSFERA

SUELO

ROCA

LOS SUELOS PROVIENEN DE LA CORTEZA TERRESTRE AFECTADA POR LA EROSIÓN

EROSIÓN FÍSICA Secciona la roca hasta convertirla en arena y limos. Sólo hay un cambio de tamaño ya que mantienen las características de la roca madre. Ocurre por:

- variaciones bruscas de temperatura- agua que ingresa y se congela- desgaste por viento o transporte

EROSIÓN QUÍMICA Secciona y transforma la roca en partículas aún más pequeñas que limos y tienen características diferentes a la roca madre. Ocurre por:

- el anhídrido carbónico aumenta el poder disolvente del agua- acción de organismos vivos- efecto hidrólisis + temperatura, descomponen las moléculas

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

1.- Rocas ígneas y eruptivas:Impermeables y duras – excelente suelo de fundación.

2.- Rocas metamórficas: Rocas más densas y duras que las que le dio origen.

CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS

3.- Rocas sedimentarias:Aquellas que han sufrido transformación por erosión.

a) Compactas, resistentes: no sufren deformaciones por el agua – aptas para fundar.

b) Piedras, ripios: rocas trituradas, asentamientos poco importantes – buen terreno de fundación.

c) Arenas y gravas: resistencia apreciable, deformaciones limitadas – buen terreno para fundar.

d) Limos y polvos: granos muy finos, poco permeables, poca plasticidad.

e) Arcillas: descomposición química, suelo plástico deformaciones de gran duración.

f) Margas: arcillas marinas.

g) Casos Particulares: - Yesos: sensible al agua, asentamientos. - Rellenos: asentamiento inevitable e importante.

CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS

1.- GRANULOMETRÍA

Bloques 2000 a 200 mm.

Bolones 200 a 20 mm.

Gravas 20 a 2 mm.

Gravas Gruesas 2 a 0.2 mm.

Arenas Finas 0.2 a 0.02 mm.

Limos 0.02 a 0.002 mm.

Arcillas menos de 0.002 mm.

Válida para suelos finos que se pueden encontrar, según el estado de humedad, en uno de los siguientes 4 estados:

•Sólido

•Semi – Sólido

•Plástico

•Líquido


2.- PLASTICIDAD


3.- QUIMICA

Composición

Decisivo para saber:

-Agresividad del suelo (sulfatos)

-Estabilidad en el tiempo (sales solubles y orgánicas)

PROSPECCIÓN

1.- CALICATAS: perfil estratigráfico

2.- SONDEO: con extracción de muestra

3.- PERFORACIÓN CON PENETRÓMETROS

TENSIONES A CONSIDERAR O.G.U.C.

Roca dura o roca primitiva 20 a 25 kg/cm2

Roca blanda (arenisca, caliza) 8 a 10 kg/cm2

Tosca o arenisca arcillosa 5 a 8 kg/cm2

Grava conglomerada dura 5 a 7 kg/cm2

Grava suelta poco conglomerada 3 a 4 kg/cm2

Deben llevar sobrecimiento armadoArena gruesa 1,5 a 2 kg/cm2

Arcilla compacta o con arena seca 1 a 1,5 kg/cm2

Arena húmeda 0,5 a 1 kg/cm2

Arcilla húmeda 0,5 kg/cm2

Fango o arcilla empapada 0,0 kg/cm2

ARCILLAS

- retrae al secarse

- marcada cohesión

- es plástica- reacciona lentamente a la carga

ARENAS

- no retrae al secarse- despreciable cohesión- no es plástica- reacciona de inmediato a la carga

COMPACTACION

Proceso de densificación de partículas a fin de mejorar las propiedades mecánicas del suelo.

- suelo suelto / malo

- suelo compacto / bueno

TIPO DE COMPACTACION

Proceso de densificación de partículas a fin de mejorar las propiedades mecánicas del suelo.

1.- Estática: sobrecarga descenso nivel de la napa

2.- Dinámica: rodillos o planchas vibradoras pisones vibroflotación de la arena

TIPOS DE FUNDACIONES

TIPO DE FUNDACIÓN

•CORRIDA•AISLADA•AISLADA CON AMARRA•PLATEA O LOSA•PILOTES•DADO O POYOS•ZAPATAS•VIGAS•POZOS O PILAS

FUNDACION CORRIDA

Planta Fundación Corrida

Sección A - A’

Fundación Céntrica

Elevación Eje

FUNDACION CORRIDA


Sección B - B’

Fundación Excéntrica

Elevación Eje

FUNDACION CORRIDA


Sección C - C’

Fundación Céntrica

Elevación Eje

ZAPATA DE FUNDACION CON PILAR DE H.A.

ZAPATA DE FUNDACION CON MURO DE H.A.

POZOS DE FUNDACION

POYO O DADO DE FUNDACION

POYOS DE FUNDACIÓN COMBINADOS CON VIGAS DE FUNDACION

N

M

La fundación controla la la distribución de la carga estática al terreno, y la viga de fundación controla el equilibrio del elemento estructural ante las acciones sísmicas

Entonces:

AN

t

d

F

d*FMR


N (kg) = Carga total que afecta la fundación incluyendo su peso propio

M (kgcm)= Momento que afecta a la fundación, calculado en la base de ésta.

d (cm) = Distancia entre la carga estática y la respuesta del terreno

F (kg) = Fuerza de respuesta

N

M

d

F

F


Se propone un poyo de 55/55/80

Peso = 0,55m*0,55m*0,80m*2.000kg/m3= 484 kg

d*FMR

kg33,441cm150kgcm200.66

F

Si MR = 66.200 kgcm

d = 150 cmM = 66.200 kgcm

d = 150 cm

80

kgcm200.46cm330*kg140MVOLCANTE

kgcm000.20cm20*kg000.1MADICIONAL

kgcm200.66000.20200.46M 2TOTAL

80

N =1000kg

20

H= 140 Kg

330

M = 66.200 kgcm


z*fsM

As

z*x*b

M2fc


N N N

M M M

M

N

N N

MM

POYOS DE FUNDACIÓN COMBINADOS CON VIGAS DE FUNDACIÓN

-F F

F

-F

)L*F()L*F(MR

AN

t

)L*F()L*F(MR

AN

t

PLATEA O LOSA DE FUNDACIÓN

LOSAS DE FUNDACIÓN

Las fundaciones mediante losa o placa continua permite:

Una distribución de las cargas sobre una superficie mayor de terreno, asegurando un reparto uniforme de las presiones.

La unión de todos los puntos de apoyo formando un encadenado que asegura estabilidad y rigidez a la estructura limitando los asentamientos diferenciales.

Ly

Lx

N N

LOSAS DE FUNDACIÓN

Las losas de fundación se dimensionan del mismo modo que las losas de entrepiso considerando la respuesta del terreno como una carga uniformemente repartida y las cadenas de fundación como sus apoyos

Lx

Ly

d

Ly

Lx

yxt qqq

yx

Lx

qX

Ly

qY

LOSAS DE FUNDACION

Dimensionamiento de una losa de fundación de 20 cm de espesor y una st = 0,25 kg/cm2

Ly

2t cmkg25,0*cm100q

5,00 m

4,00 m 4,00 m

Lx

yxt qqq

cmkg25qt

mkg500.2qt

Ly

yx

5,00 m

4,00 m 4,00 m

Lx

EI384

Lq5

EI185Lq

4yy

4xx

4x

4yy

xL*EI384

EI185*Lq5q

yx q88,5q

yy qq88,5mkg500.2

mkg363qy

mkg2137qx

LOSAS DE FUNDACION


5,00 m

4,00 m 4,00 m

4 m

qX=2137 kg/m

4 m

M2 =4274 kgm

M1=2404 kgm M3=2404 kgm

z*fsM

As

z*x*b

M2fc

A1 = 9,87 cm2

A2 = 17,55 cm2

12@12

16@11

12@12

fc1 = 34,54 kg/cm2

fc2 = 61,41 kg/cm2

LOSAS DE FUNDACION


5,00 m

4,00 m 4,00 m

5 m

qY=363 kg/m

M1=1134 kgm

z*fsM

As

z*x*b

M2fc

A1 = 6,21 cm2

12@18

fc1 = 28 kg/cm2

LOSAS DE FUNDACION


EVALUACIÓN DE FUNDACIONES

h

b

EVALUACION FUNDACION CORRIDA

H

Nt = N +M

A W

(+) Compresión

(-) Tracción

(-) M/W

(+) N/A(+) M/W

(-) M/W

(+) N/A

(+) M/W

(+) Compresión

(+) Compresión

(-) M/W

(+) N/A

(+) M/W

h

b

EVALUACION FUNDACION

t = Flexocompresión o Flexión Compuesta

N = Carga Normal Total (incluido peso propio fundación).

A = Área de contacto de la fundación con el terreno.

M = Momento de volcamiento (en la base de la fundación).

W = Momento resistente de la sección de contacto.

H

N

NM

t = N MA W

H

Suponiendo una distribución uniforme de las tensiones sobre el terreno y un comportamiento totalmente elástico de éste, se establecen las siguientes condiciones:

• Que las tensiones en el punto más cargado no sea superior

a la tensión admisible.

• El terreno no admite tracciones

t = N MA W


La fundación está en equilibrio, siempre

que no pase de la tensión limite.

(-) M/W

(+) N/A(+) M/W (+)

Compresión

t = N MA W

EVALUACION FUNDACIONCaso 1

La fundación está en equilibrio, Es el caso límite,

ya que se está al borde de la aparición de la tracciones.

(+) Compresión

(-) M/W

(+) N/A(+) M/W

t = N MA W


La fundación no está en equilibrio, porque el terreno

no tiene capacidad de responder ante las tracciones.

(+) Compresión

(-) Tracción(-) M/W

(+) N/A(+) M/W

t = N MA W


X

t

b

21

.x.b.N t

d.NMRESPUESTA


NM

X/3

X

-N

d

N

H

450 kg

1500 kg

2,50 m

0,80 m

2,50 m

0,40 m

3FUND mkg000.2*m5,2*m8,0*m4,0PP

kg100.3kg500.1kg600.1NTOTAL

kg600.1PPFUND

2cm000.10cm250*cm40Area


32

cm67,666.4166

cm250*cm40W


450 kg

1500 kg

2,50 m

0,80 m

2,50 m

0,40 m

WM

AN

22 cmkg36,0cmkg31,0

32 cm666.416kgcm500.148

cm000.10kg100.3

21 cmkg67,0

22 cmkg05,0

0,05

0,67


450 kg

1500 kg

2,50 m

0,80 m

2,50 m

0,40 m0,05

0,67

250-X X

05,0X250

67,0X

cm56,227X


450 kg

1500 kg

2,50 m

0,80 m

2,50 m

0,40 m0,05

0,67

250-X X

NM

X/3

X

-N

d


0,05

0,67

250-X X

NM

X/3

X

-N

d

d*NMRESPUESTA

)3X()2h(d

cm85,75cm125d

cm15,49d

cm15,49*kg100.3MRESPUESTA

kgcm365.152MRESPUESTA

2,50 m

0,40 m


450 kg

1500 kg

2,50 m

0,80 m

2,50 m

0,40 m

VOLCANTERESPUESTA MM

kgcm500.148kgcm365.152


EVALUACION DADO DE FUNDACION

N

H

-Nd

N

H

U

U

z1/2

1/2

NM

X/3

X

-N

d

N

Ht = N M

A W

-Nd

21

.x.b.N t

d.NMRESPUESTA

MR > MV


N

Ht = N M

A W

21

.x.b.N t

d.NMRESPUESTA

MR > MV

U

U

z1/2

1/2

d.NMRESPUESTA + U . z

2 2U = t . b . prof . 1

z = 2 profundidad3

MR > MV


El momento que se genera a partir de N y la excentricidad sea del mismo sentido que el M que afecta a la fundación

Me = M + (N * e)

, o tenga sentido contrario que el M que afecta a la fundación

Me = M – (N * e)

En ambos casos es válida la fórmula:

FUNDACION EXCENTRICA

a

b

e

a

he

N

M

Son aquellas en las que la fuerza axial no actúa sobre el centro de gravedad de la fundación.

t = N MeA W

80

60

20

3FUND mkg000.2*m8,0*m8,0*m6,0PP

kg960.1kg000.1kg960NTOTAL

kg960PPFUND



32

cm000.646

cm80*cm60W


kgcm200.26000.20200.46M 1TOTAL

kgcm200.66000.20200.46M 2TOTAL

80

N =1000kg

80

20

H= 140 Kg

330


80

60

20

80

80

20

N =1000kg

H= 140 Kg

22 cmkg41,0cmkg41,0

32 cm000.64kgcm200.26

cm800.4kg960.1

21 cmkg82,0

22 cmkg00,0

0,00

0,82

FUNDACION EXCENTRICA 1

t = N MeA W

80

40

20

N =1000kg

N1 =960kg kg960.1cm40*kg960cm20*kg000.1

d

cm79,29d

kg960.1kg000.1kg960NTOTAL

80


0,00

-NR =1960kg

80

80

29,79

NR =1960kg

H= 140 Kg

d*NMRESPUESTA

cm54,23*kg960.1MRESPUESTA


0,82

NR =1960kg

26,6723,54

29,79

29,79

50,21



kgcm200.26000.20200.46M 1TOTAL

80

60

20

80

80

20

N =1000kg

H= 140 Kg

WM

AN

22 cmkg03,1cmkg41,0

32 cm000.64kgcm200.66

cm800.4kg960.1

21 cmkg44,1

22 cmkg62,0

0,62

1,44

FUNDACION EXCENTRICA 2

80

60

20

80

80

20

N =1000kg

H= 140 Kg

0,62

1,44

80-XX

62,0X80

44,1X

cm92,55X


80

80

29,79

NR =1960kg

H= 140 Kg

0,62

1,44

24,0555,95

NR =1960kg

29,79

18,65 11,14 50,21

-NR =1960kg

d*NMRESPUESTA cm14,11*kg960.1MRESPUESTA


kgcm200.46cm330*kg140MVOLCANTE x


21

.prof21

.b.U t

h.HMVOLCANTE

z.Ud.NMRESPUESTA

dprofundida32

z 1/2

1/2

H

N

d -N

Z

U

-U


21

.2cm80

.cm60.cmkg5,1U 2

z.Ud.NMRESPUESTA

cm33,53cm80*32

z

Me

NTOTAL

1/2

1/2

d -N

Z

-U

U

kg800.1U

21

.prof21

.b.U t

33,53.800.114,11.960.1MR

kgcm828.117MR


kgcm200.66000.20200.46M 2TOTAL



N N N

M M M


N

M

La fundación controla la la distribución de la carga estática al terreno, y la viga de fundación controla el equilibrio del elemento estructural ante las acciones sísmicas

Entonces:

AN

t

d

F

d*FMR


N (kg) = Carga total que afecta la fundación incluyendo su peso propio

M (kgcm)= Momento que afecta a la fundación, calculado en la base de ésta.

d (cm) = Distancia entre la carga estática y la respuesta del terreno

F (kg) = Fuerza de respuesta

N

M

d

F

M

N

N N

MM

POYOS DE FUNDACIÓN COMBINADOS CON VIGAS DE FUNDACIÓN

-F F

F

-F

)L*F()L*F(MR

AN

t

)L*F()L*F(MR

AN

t

M = 66.200 kgcm


z*fsM

As

z*x*b

M2fc

F


Se propone un poyo de 55/55/80

Peso = 0,55m*0,55m*0,80m*2.000kg/m3= 484 kg

d*FMR

kg33,441cm150kgcm200.66

F

Si MR = 66.200 kgcm

d = 150 cmM = 66.200 kgcm

d = 150 cm

80



kgcm200.66000.20200.46M 2TOTAL

80

N =1000kg

20

H= 140 Kg

330

LOSAS DE FUNDACIÓN

Las fundaciones mediante losa o placa continua permite:

Una distribución de las cargas sobre una superficie mayor de terreno, asegurando un reparto uniforme de las presiones.

La unión de todos los puntos de apoyo formando un encadenado que asegura estabilidad y rigidez a la estructura limitando los asentamientos diferenciales.

Ly

Lx

N N

LOSAS DE FUNDACIÓN

Las losas de fundación se dimensionan del mismo modo que las losas de entrepiso considerando la respuesta del terreno como una carga uniformemente repartida y las cadenas de fundación como sus apoyos

Lx

Ly

d

Ly

Lx

yxt qqq

yx

Lx

qX

Ly

qY

MUROS DE CONTENCIÓN


Cada terreno tiene su talud natural dependiendo del ángulo de rodamiento interno y su peso específico.

Terreno Peso Específico Angulo de Rod. Int.

Grava y arena compacta 2.000 kg/m3 30º

Grava y arena suelta 1.700 kg/m3 30º

Arcilla 2.100 kg/m3 20º

Tierra vegetal 1.700 kg/m3 25º

Terraplen 1.700 kg/m3 30º


En el caso de los muros de contención, el empuje lateral es causado por la cuña de terreno que queda sobre el talud natural del terreno

La dimensión de la cuña se determina por trigonometría:

X = tan * h

La fuerza horizontal equivale a la cubicación de la tierra que afecta un metro de muro

F = ½ * 1,00 m * x * h * peso específico


Punto de aplicación de la fuerza F de empuje

h/3


MURO INCLINADO

N

h

N

F

d

MURO SEMI INCLINADO

U

F

-Uh

z


MURO EMPOTRADO EN EL TERRENO VERTICALMENTE


MURO EMPOTRADO EN EL TERRENO “ L”

N

F

h/3

d

NR


Para equilibrar el momento volcante utiliza la capacidad de respuesta del terreno ante una compresión

MV = F * h/3

NT

F

MR = NR * dMV MR

MURO CON SOPORTE LATERAL.

h/3

d


En este caso, no existe empuje del terreno sobre el muro.

MURO INCLINADO

N


El equilibrio del momento volcante está dado por el peso propio del muro que genera un momento en sentido contrario.

MURO INCLINADO

MV = F * h

MR = N * d

MV MRh

N

F

d

MUROS DE CONTENCIÓNMURO INCLINADO

DatosTerreno = Arcilla Angulo de Rod. Int.= 20ºPeso Específico = 2.100 kg/m3

h*tanx1

m00,2*º20tanx1

m73,0x1

h*tanx2

m00,2*º12tanx2

m42,0x2

º201

º122

0,6m

N

F

d

X1

X2

h

2m

Fundación propuesta60/100/60

0,6m

N

F

d

X1

X2

h

2m



31 mkg100.2*m00,2*m00,1*m73,0*

21

F

kg533.1F1

EspecíficoPeso*h*m00,1*x*21

F ii

)fundaciónV h3h*FM

cm60cm67*kg1533MV

kgcm677.82MV

32 mkg100.2*m00,2*m00,1*m42,0*

21

F

kg882F2

kg651882533.1F

0,6m

N

F

d

X1

X2

h

2m



kg020.1N

3mkg500.2*m00,2*m00,1*m2,0N

d*NMR

cm81*kg020.1MR

kgcm620.82MR

fundación2 L*

2x

d

cm602cm42

d

cm81d

kgcm677.82MV

U

F

-Uh

z


MURO EMPOTRADO EN EL TERRENO VERTICALMENTE


El equilibrio de la fundación está dado por la porción lateral de tierra que impedirá su volcamiento

MURO EMPOTRADO VERTICALMENTE EN EL TERRENO.

z

F

-U

U

MV = F * h

MR = U * Z

MV MRh

z

F=1.533kg

-U

U1 m

h/3

2 m

MUROS DE CONTENCIÓNMURO EMPOTRADO VERTICALMENTE EN EL TERRENO.

3mkg100.2*m00,2*m00,1*m73,0*21

F

kg1533F

h*tanx

m00,2*º20tanx

m73,0x


F

)fundaciónV h3h*FM

cm100cm67*kg1533MV

kgcm011.256MV


z

F=1.533kg

-U

U1 m

h/3

2 m

MUROS DE CONTENCIÓNMURO EMPOTRADO VERTICALMENTE EN EL TERRENO.


21

.2cm100

.cm100.cmkg5,1U 2

z.UMRESPUESTA

cm67cm100*32

z

kg750.3U

21

.prof21

.b.U t

cm67*kg750.3MR

kgcm250.251MR

kgcm011.256MV


MURO EMPOTRADO EN EL TERRENO “ L”

N

F

h/3

d


Para equilibrar el momento volcante utiliza el peso de la tierra que gravita sobre la fundación

MV = F * h/3N

FMR = N * d

MV MR

MURO EMPOTRADO EN EL TERRENO.

h/3

d




3mkg100.2*m00,2*m00,1*m73,0*21

F

kg1533F

h*tanx

m00,2*º20tanx

m73,0x


F

3h*FMV

m67,0*kg1533MV

kgm027.1MV

F

h/3

x




kg360.3Nt

m20,02

m80,0d

3t mkg100.2*m00,2*m00,1*m80,0N

d*NMR

m60,0*kg360.3MR

kgm016.2MR

m60,0d

VR MM

kgm027.1kgm016.2

N

F

d

NR


Para equilibrar el momento volcante utiliza la capacidad de respuesta del terreno ante una compresión

MV = F * h/3

NT

F

MR = NR * dMV MR

MURO CON SOPORTE LATERAL.

h/3

d

MUROS DE CONTENCIÓNMURO CON SOPORTE LATERAL.


3mkg100.2*m00,2*m00,1*m73,0*21

F

kg1533F

h*tanx

m00,2*º20tanx

m73,0x


F

3h*FMV

m67,0*kg1533MV

kgm027.1MV

F

h/3

x



kg000.1N1

cm90cm802cm20

d1

31 mkg500.2*m00,2*m00,1*m20,0N

N1

d1

N2

d2

kg400N2

cm402cm80

d2

32 mkg500.2*m20,0*m00,1*m80,0N

kg400.1NNN 21T

kg400.1cm40*kg400cm90*kg000.1

dT

cm71,75dT



F

h/3

NT

e

RT Nkg400.1N

2L

de T

cm50cm71,75e

cm71,25e

cm71,25*kg400.1MADICIONAL

kgcm706.66994.35700.102MTOTAL

kgcm994.35MADICIONAL

e*NM TADICIONAL



F

h/3

N

e

WM

AN

22 cmkg40,0cmkg14,0

32 cm667.166kgcm706.66

cm000.10kg400.1

21 cmkg54,0

22 cmkg26,0


32

cm667.1666

cm100*cm100W



F

h/3

N

d

NR

3x

dd T

d*NM RR

cm21,53*kg400.1MR

VR MM

kgcm706.66kgcm494.74

kgcm494.74MR

RT Nkg400.1N

cm5,22cm71,75d

cm21,53d

26,0X100

54,0X

cm5,67X


SOLUCIONES COMBINADAS DE MUROS

Muro de Contención Prefab.“Tipo P”

Muro de Contención Prefab.“Tipo L”

Muro de Contención Prefab.“Tipo ST”

www.postesnervion.es

MURO DE CONTENCION

MURO DE CONTENCION


TIERRA ARMADA

F

P

P

P

P

MV = F * h/3

MR = PR * dMV MR

MUROS DE CONTENCIÓNTIERRA ARMADA

ESTRUCTURAS IIIII UNIDAD: SUELOS Y FUNDACIONES

SOCALZADOS Y ENTIBACIONES

LEOPOLDO DOMINICHETTINADIA TRONCOSO


• SOCALZADOS: ELEMENTOS VERTICALES ENCARGADOS DE TRASLADAR LAS CARGAS A UN PUNTO COMPATIBLE CON EL PROYECTO.

• ENTIBACIONES: ENCARGADOS DE CONTENER LOS EMPUJES DEL TERRENO. ACTUALMENTE ES FRECUENTE ENCONTRAR TENSORES.

H2

Ingenieros Consultores

Suelo Funfaciones Uchile

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