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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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Métodos para el cálculo del asentamiento final
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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Métodos para el cálculo del asentamiento final
� 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.
Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation
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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Asentamientos inmediatos
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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Asentamientos inmediatos
Área circular con carga uniformemente distribuida
Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation
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Métodos para el cálculo del asentamiento final
Lineal
No lineal
Homogéneo
Heterogéneo
Isotrópico
AnisotrópicoTeoría de elasticidad
(métodos directos)
Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation
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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
Lancellota (2004) – Geotecnia
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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
Lancellota (2004) – Geotecnia
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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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Curva virgen de consolidación
Suelos normalmente consolidados:
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Curva virgen de consolidación
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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Efecto de la compresión secundaria en los resultados
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Asentamientos edométricos
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Asentamientos edométricos
Suelos normalmente consolidados:
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Asentamientos edométricos
Suelos sobreconsolidados : Caso 1: (Po + ∆P) < Pc
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Asentamientos edométricos
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
Asentamientos admisibles
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 admisibles