4 Fundaciones-Superficiales II

7/24/2019 4 Fundaciones-Superficiales II

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Introduccin a la Mecnica de Suelos

FUNDACIONES

FundacionesSuperficiales


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Asentamientos en Suelos Granulares

Asentamientos en Suelos Arcillosos

Asentamientos

Ensayos de Placa

Asentamientos Admisibles

FUNDACIONES

SUPERFICIALES


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ASENTAMIENTOS

Una fundacin al ser cargada sufre asentamientos, que ocurrenen parte inmediatamente despus de aplicada la carga y en parte

con el correr del tiempo

tiT +=

instantneose desarrolla con

el correr del tiempo

sciT ++=

debido a la proceso deconsolidacin primaria,

(disipacin del excesode presin de poros)

cs

debido a la consolidacinsecundaria o creep,(a presiones efectivas

constantes)


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ASENTAMIENTOS

sciT ++=

c

s

i instantneo: Teora de la Elasticidadmtodos empricos

por consolidacin primaria: Teora de la Consolidacin

por consolidacin secundaria: mtodos empricos,teora de la consolidacin ampliada


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ASENTAMIENTOS

... el uso de la Teora de la Elasticidad !?

La aplicacin de la TE a la simulacin del comportamiento de sueloses discutible, sin embargo es una herramienta valiosa en situacionesdonde se aplican altos FS a cargas de rotura (pequeas deformaciones)

Q

QRQRFSFACTOR DE SEGURIDAD

Exploracin de SubsueloCaractersticas de la

carga mximaEstructuras tpicas

Completa LimitadaCarga mxima de proyectoocurre frecuentemente;

consecuencias de colapsodesastrosas

Puentes ferroviarios,almacenes, silos,

estructuras hidrulicasy de contencin

3.0 4.0

Carga mxima de proyectoocurre ocasionalmente;

consecuencias de colapsoserias

Puentes carreteros,edificios industriales y

pblicos2.5 3.5

Carga mxima de proyectoocurre excepcionalmente

Edificios de oficinas yresidenciales

2.0 3.0


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ASENTAMIENTOS

Asentamiento Instantneo - Teora de la Elasticidad

determinacin delmdulo de elasticidad

a partir de ensayos de campo atravs de mtodos indirectos

midindolo enensayos de laboratorio

a partir de cualensayo ??


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ASENTAMIENTOS

determinacin de E a partir de ensayos de laboratorio

terrapln extenso

ensayo

edomtrico

ensayo decompresin

triaxial

zapata


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ASENTAMIENTOS

Asentamiento Instantneo - Teora de la Elasticidad

... en las situaciones cotidianas de la ingeniera prctica no es usualcontar con ensayos de laboratorio o de campo que permitan laestimacin de mdulos, entonces el uso de la TE se dificulta bastante

Alternativa: suelos granulares - mtodos empricos

suelos cohesivos - condicin no drenada

Eu/Su= 400 a 500 para pequeas deform., altos FSEu/Su=100 para gdes deform., prximas a la rotura


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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS ARCILLOSOSsciT ++=

i ASENTAMIENTO INSTANTANEO - originado en la distorsina volumen constante de la masa de suelo cargada; ocurre enforma simultnea a la aplicacin de la carga, principalmentecomo consecuencia del cambio de forma, no de volumen delsuelo de fundacin

c ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACION - resultado de lareduccin de volumen por la expulsin del agua de los poros,generada por el flujo producido por el exceso de presin de poros

i c

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACION SECUNDARIA -tambin denominado asentamiento por creep o fluencia; sedesarrolla a presiones efectivas constantes ya que el exceso de

presin de poros se disip en el proceso de consolidacin

s

s


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ASENTAMIENTO INSTANTANEO (ELASTICO)

Davis y Poulos (1968) en su suelo estratificado el asentamiento

elstico puede obtenerse como la suma de las deformacionesverticales de cada una de las capas:

( )hE

1YXZ

zi =

E, parmetros de elasticidad del suelo, correspondientes a cada capaX, Y tensiones horizontales

Z tensin vertical debidas a las cargas aplicadas por la fundacinh espesor de cada capa

ASENTAMIENTOS EN

SUELOS ARCILLOSOS sciT ++=


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ASENTAMIENTO INSTANTANEO (ELASTICO)

Simons y Menzies (1977) si el perfil de suelo es un estrato de

arcilla razonablemente homogneo, se puede asignar a la arcillavalores de E y representativos del estrato, en cuyo caso elasentamiento intntaneo se calcula por la siguiente expresin,vlida para fundaciones flexibles uniformemente cargadas:

u10i

E

qB=

0 = factor de correccin debido al espesor finito del estrato de suelo, H

1 = factor de correccin debido a la profundidad de fundacin, DfB = ancho de la fundacin rectangular, o dimetro de la fundacin circularEu = mdulo elstico no drenado

ASENTAMIENTOS EN


qDf

BH

L = Longitud


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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS ARCILLOSOS

coeficiente 0

0 0 10 15 20Df/8

o

0.8

0.9

1.0

qDf

BH

L = Longitud


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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS ARCILLOSOS

coeficiente 1

qDf

B H

L = Longitud

H/B

1

1.0

1.5

2.0

0.5

0 0.1 100101 1000

L/B = 5

Cuadrado

L/B = 10

L/B = 2

Crculo

L/B =


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ASENTAMIENTO INSTANTANEO

Relacin entre zapatas flexibles y rgidas

Simons y Menzies (1980)

Poulos y Davis (1973)

( ) ( ) ( )[ ] 2

1

flexiblebordecentrorgida +zapata circular

( ) ( ) ( )[ ] 23

1

flexibleesquinacentrorgida +zapata rectangular

( ) ( ) ( )[ ]

2

1

flexiblebordecentrorgida

+zapata continua

ASENTAMIENTOS EN

SUELOS ARCILLOSOS

( ) ( )imomx,flexiblemedio,flexible 9.0

( ) ( )rgidamedio,flexible 1.1

sciT ++=


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ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACION

Teora de la Consolidacin Unidimensional

e

log

Ce

Cc

+

+=

p

vc

v

pe

o

o f

o

logClogCe1

HS

p

ASENTAMIENTOS EN



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ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACION SECUNDARIA

Teora de la Consolidacin Unidimensional

e

log

No contamos todava con un mtodoconfiable para el clculo de la magnitud de

estos asentamientos; por tal motivo, cuando

es necesario estimar estos asentamientos,dichas estimaciones estn basadas en

mtodos empricosconsolidacin

primaria

consolidacinsecundaria

ASENTAMIENTOS EN



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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS ARCILLOSOS

sciT ++=

Teora de la ConsolidacinUnidimensional

Teora de la Elasticidad

u

10i

E

qB= ; zapatas flexibles

zapatasrgidas

REDUCCIONESSimons y Menzies

Poulos y Davis

mtodosempricos


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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS GRANULARES

En general, en proyectos de fundaciones superficiales apoyadasen suelos granulares el factor dominante es el asentamiento, salvo

en suelos muy sueltos o fundaciones de pequeas dimensiones

asentamientos

inmediatospredominantes

iT

=

El uso de la teora de la elasticidad a partir de valores hallados en

laboratorio es bastante restringido, debido a la dificultad de obtenermuestras indeformadas se recurre a mtodos empricosbasados en ensayos de campo


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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS GRANULARES

Mtodos empricos basados en los resultados del SPT

Terzaghi y Peck (1948)Alpan (1964)Meyerhof (1965)Peck y Bazaraa (1969)

Tomlinson (1969)DApplonia et al. (1970)Schultze y Sherif (1973)Sutherland (1974)Peck, Hanson y Thornburn (1974)

Burland, Broms y De Mello (1977)Oweis (1979)Arnold (1980)Agnastopoulos y Papadopoulos (1982)

Burland y Burbidge (1985)


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ASENTAMIENTOS EN

SUELOS GRANULARES

Correlacin entre N (SPT) y la compacidad relativa de arenas(Terzaghi & Peck, 1948)

Muy densa> 50

Densa30 50

Medianamente densa10 30

Suelta4 10

Muy suelta0 4

Compacidad RelativaN (SPT)

( ) 15155015 >+= medidomedidocorregido NN.N

Arenas muy finas y arenas limosas, debajo de la napa fretica


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ASENTAMIENTOS ENSUELOS GRANULARES

Mtodo de Meyerhof (1965)

grandesplateasN

q2.84

s

1.25mB33.0B

B

N

q2.84s

1.25mBN

q9.1s

2

=

>

+=


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Mtodo de Schultze y Sherif (1973)

Es un mtodo estadstico basado en el SPT

+

=

B

D0.41N

pSH

0.87

S = coeficiente de asentamiento (cm3/kg)

p = presin de contacto (kg/cm2

)N = valor medio de SPTD = profundidad de la fundacin (m)B = ancho de la fundacin (m)

H = asentamiento (cm)

iT =


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Coeficiente de asentamiento (S) - Mtodo de Schultze y Sherif

S

(mm/

kPa)

cm3/kg = 10 [mm/kPa]B (m)

Factores de reduccin para ds/B < 2

1.5

1.0

0.5

ds/B

0.91 0.89 0.87 0.85

0.76 0.72 0.69 0.65

0.52 0.48 0.43 0.39

1 2 5 100L/B

10

1.0

0.1

ds/B >2100

L/B52

1

0.5 1 2 3 4 5 10 20 30 50

P =s p

N0.87 (1+0.4D/B)

N = SPT medio

p

ds

B

L

D


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ENSAYOS DE PLACA

objetivos

obtener parmetrosde deformacin (E)

obtener parmetrosde resistencia (Su, )

prever el asentamientode una fundacin, por

extrapolacin


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ENSAYOS DE PLACA

en superficie en zanja en perforacin

segn la ubicacin de la placa:


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ENSAYOS DE PLACA

segn el mtodo de aplicacin de la carga:

deformacincontrolada

carga controlada

carga incrementalmantenida

carga cclica


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ENSAYOS DE PLACA

D 1194 - 94 : Standard Test Method for BEARING CAPACITY OFSOIL FOR STATIC LOAD AND SPREAD FOOTINGS

NBR 6489 : PROVA DE CARGA DIRETA SOBRE TERRENO DE

(DEZ/1984) FUNDAO

ASTM

ABNT


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ENSAYOS DE PLACA

Relacin entre el asentamiento de la placa (rp) y elasentamiento de la fundacin (rf)

2

pf

fpf

DD

D2rr

+

= Terzaghi (1955)

p

f

pf A

Arr =

Timoshenko (1951)

placa fundacin

rprf

para lamismatensin

rp

rf

r

placa

fundacin


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ENSAYOS DE PLACA

... cuando se busca prever el asentamiento de una fundacin,por extrapolacin de resultados del ensayo de placa ...

CUIDADO !!!!

presencia de suelos estratificados ovariacin de E con la profundidad

el ensayo puede llegar aindicar muy poco acerca del

comportamiento de la fundacin


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ASENTAMIENTOSADMISIBLES

Problemas debidos a asentamientos excesivos(Institution of Structural Engineers, Londres 1989)

Apariencia visual inclinaciones antiestticas

fisuras

Utilizacin y funcionamiento mquinas con ejes largospuentes gra

desages, etc

Estabilidad y daos estructurales fisuracin excesiva

vuelcos


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asentamientosuniformes

asentamientos

diferencialesasentamientosno uniformescon distorsin


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Valores lmites de rotacin relativa -distorsin angular- ()para edificios de hormign armado y paredes portantes de

mampostera armada

(Institution of Structural Engineers, Londres 1989)

Skempton yMc Donald

(1956)

Meyerhof

(1956)

Polshin yTokar

(1957)

Bjerrum

(1963)Daosestructurales

150

1

250

1

200

1

150

1

Fisuras en

paredes 300

1

500

1

500

1

500

1

A B


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FUNDACIONESSUPERFICIALES

B

D

Q

Asentamiento dentro de los lmites

de tolerancia de la estructura

PROYECTO

Adecuado FS con respecto a la rotura(Capacidad de Carga)

Suelos Arcillosos: Capacidad de Carga y Asentamientos sonrelevantes

Suelos Arenosos: los Asentamientos son el factor dominante,excepto en arenas muy sueltas y zapataspequeas (B < 1m)


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FUNDACIONESSUPERFICIALES

Capacidad de carga

Teora de Capacidad deCarga : Hansen

Valores adm recomendadospor NORMAS

Frmulas empricas apartir de ensayos SPT

AsentamientosciT ++=Suelos arcillosos

Suelos Arenosos iT =

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