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Captulo 12. Anlisis de consolidacin debajo de un terrapln

En este captulo, vamos a explicar cmo analizar la consolidacin debajo un terrapln

construido.

Introduccin:

La consolidacin del suelo tiene en cuenta el momento de asiento/asentamiento (clculo de la

deformacin tierra) bajo el efecto de cargas externas (constante o variable). La sobrecarga

conduce a un aumento en la formacin de tensin del suelo y la extrusin gradual de agua

desde los poros, es decir, la consolidacin del suelo. La consolidacin primaria corresponde a la

situacin en la que hay una disipacin completa de las presiones de poro, la consolidacin

secundaria afecta a los procesos geolgicos en el esqueleto del suelo (el llamado "efecto de

arrastre"). Este es un proceso dependiente del tiempo influenciado por un nmero de factores

(por ejemplo, la permeabilidad y compresibilidad del suelo, la longitud de las vas de drenaje,

etc.) En cuanto al grado de consolidacin distinguimos los siguientes casos de asentamiento

del terreno:

Asentamiento definitivo: corresponde al 100% de consolidacin de la sobrecarga

correspondiente

Asentamiento parcial: corresponde a un determinado grado de consolidacin de la

sobrecarga correspondiente

Asignacin:

Determinar el valor de asiento/asentamiento debajo del centro de un terrapln construido

sobre arcilla impermeable a un ao y a diez aos despus de su construccin. Hacer el anlisis

utilizando las normas CSN 73 1001 (con mdulo edomtrico), el lmite de la zona de influencia

se considerar utilizando el coeficiente de resistencia de la estructura.

Esquema de asientos - Consolidacin

Solucin

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El Programa de GEO5 Asientos, se utiliza para resolver esta tarea. Vamos a modelar este

ejemplo paso a paso:

1era etapa de construccin - Modelado de la interfaz, clculo de la tensin geoesttica inicial.

2da etapa de la construccin Se incluye una sobrecarga por medio de un terrapln.

3era hasta la 5ta etapa de construccin - clculo de la consolidacin del terrapln en diferentes intervalos de tiempo (de acuerdo a la asignacin).

Evaluacin de los resultados (conclusin).

Asignacin Bsica (procedimiento): Etapa 1

Compruebe el campo "Realizar el anlisis de la consolidacin" en el cuadro

"Configuracin". A continuacin, seleccione la configuracin especfica para el clculo del

asiento en la "lista de configuraciones". Esta configuracin describe el mtodo de anlisis para

el clculo de asiento y la restriccin de la zona de influencia.

Cuadro Configuracin

Nota: Este clculo considera la llamada consolidacin primaria (disipacin de la presin de

poro). El asentamiento secundario (fluencia), que puede ocurrir principalmente con suelos no

consolidados y orgnicos, no se resuelve dentro de este ejemplo.

Luego ingresamos el rango y la interfaz de la capa.

El objetivo es seleccionar dos capas entre las cuales la consolidacin se lleva a cabo.

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Cuadro Interfaz

Nota: Si hay un suelo homogneo, luego, con el fin de calcular la consolidacin, es necesario

introducir una capa ficticia (usar los mismos parmetros para las dos capas de tierra que estn

separados por la interfaz original), preferiblemente a la profundidad de la zona de

deformacin.

A continuacin, se define el "subsuelo incompresible" (IS) (a una profundidad de 10 m)

por medio de la introduccin de coordenadas de manera similar al modelado de interfaz. El

asentamiento tiene lugar por debajo del suelo incomprensible.

Los parmetros del suelo se ingresan en el siguiente paso. Para los suelos que se estn

consolidando, es necesario especificar el coeficiente de permeabilidad " k " o el coeficiente de

consolidacin " vc ". Los valores aproximados se pueden encontrar en la Ayuda (F1).

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Cuadro Modificacin de parmetros de suelo

Tabla de parmetros de suelo

Suelo (Clasificacin de suelo)

Unidad de peso [ ]3mkN

Peso unitario de suelo saturado

Coeficiente de Poisson [ ]

Mdulo edomtrico [ ]MPaEoed

Coef. de fuerza

estructural [ ]m Coef. de

permeabilidad [ ]daymk Suelo arcilloso 18,5

19,00 0,35 1,0 0,1

5100,1 1,000E-05

Terrapln 20,0 20 0,30

30,0 0,3 2100,1

1,000E-02

Limo arenoso 19,5 20 0,30

30,0 0,3 2100,1

1,000E-02

Luego asignamos los suelos al perfil. El cuadro sobrecarga en la primera etapa de

construccin no se toma en consideracin, ya que en este ejemplo ser representado por el

cuerpo terrapln real (en las etapas 2 a 5). En el siguiente paso, vamos a entrar en el nivel

fretico (en adelante el "NF") utilizando los puntos de interfaz, en nuestro caso al nivel del

suelo.

Cuadro Agua

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En el cuadro "Configuracin de etapa", slo se puede modificar el diseo y el

refinamiento de los agujeros, por lo que mantenga los ajustes estndar.

La primera etapa de "Clculo" representa la tensin geoesttica inicial en el momento

de la construccin inicial. Sin embargo, es preciso establecer las condiciones lmites bsicas

para el clculo de la consolidacin en etapas posteriores. Se ingresa la interfaz de la parte

superior y la parte inferior del suelo de consolidacin, as como la direccin del flujo de agua

de esta capa - es decir, la va de drenaje.

Anlisis Etapa de construccin 1

Nota: Si se ingresa "subsuelo incompresible", deber entonces considerar la direccin del flujo

de agua desde el suelo consolidado solo hacia arriba.

Asignacin Bsica (procedimiento): Etapas 2-5

Ahora vamos a pasar a la segunda etapa de construccin de barra de herramientas en

la parte superior izquierda del escritorio.

Barra de herramienta Etapa de construccin

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Se define el propio terrapln mediante la introduccin de coordenadas. Un tipo de suelo

especfico se asigna al terrapln.

Etapa 2 puntos de interfaz de terrapln

Etapa 2 Terrapln + asignacin

Nota: El terrapln acta como una sobrecarga en la superficie del terreno original. Se supone que un terrapln bien ejecutado (ptimamente compactado) tericamente no se asienta. En la prctica, se puede producir el asentamiento (pobres compactacin, el efecto de la fluencia del suelo), pero el programa Asientos no abordar esta cuestin.

En el cuadro "Anlisis" ingresar el tiempo de duracin de la segunda etapa

correspondiente al tiempo actual de construccin de terraplenes. El clculo del asentamiento

no puede ser lleva a cabo porque, al determinar la consolidacin, es primero necesario conocer

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toda la historia de la estructura de carga de movimiento de tierras, es decir, todas las etapas

de construccin.

Cuadro Anlisis Etapa de construccin 2

Como el terrapln se construye poco a poco, estamos considerando el crecimiento de la carga

lineal en la segunda etapa de la construccin. En etapas posteriores, se introduce la duracin

de la etapa (1 ao es decir, 365 das - tercera etapa, 10 aos es decir 3650 das - cuarta

etapa y el asiento general - quinta etapa) y toda la carga se introduce en el inicio de la

etapa.

Los clculos se realizan despus de ingresar la ltima etapa de construccin, que se

encuentra en el "asiento general", se activa (se puede comprobar en cualquier momento,

aparte de la primera etapa).

Cuadro Clculo Etapa de construccin 5

Resultados del anlisis

Tras el clculo del asentamiento global, podemos observar los valores parciales de

consolidacin por debajo del centro del terrapln. Hemos obtenido los siguientes valores

mximos de asentamiento en las etapas individuales de construccin:

Etapa 1: slo la tensin geoesttica - asentamiento no calculado.

Etapa 2 (sobrecarga por terrapln): durante 30 das 29,2 mm

Etapa 3 (sin cambios): por 365 das 113,7 mm

Etapa 4 (sin cambios): por 3.650 das 311,7 mm

Etapa 5: la solucin general 351,2 mm

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Anlisis etapa de construccin 5 (asiento global)

Como estamos interesados en el asentamiento del terrapln despus de su

construccin, vamos a cambiar a la vista de los resultados de la 3 y 4 etapa (el botn

"Valores") a "Comparar con la etapa 2", que resta el valor del asentamiento respectivo.

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Anlisis Asiento (diferencias comparando con las etapas previas)

Conclusin:

El asentamiento del terrapln (bajo su centro) en el plazo de un ao desde su construccin es

84,5 mm (= 113,7 a 29,2), y despus de diez aos 282,5 mm (= 311,7 a 29,2).