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  • 8/16/2019 Taller Cimentaciones

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    TALLER DE CIMENTACIONESASENTAMIENTOS

    PRESENTADO POR:

    LAURA SOFÍA ALBÁN GRIMALDO, 321225

    PRESENTADO A:

    HECTOR ANDRES GARCIA MANCHOLA

    UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

    FACULTAD DE INGENIERIASPROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

    CIMENTACIONESIBAGUE – TOLIMA

    2016TALLER DE CIMENTACIONES

    ASENTAMIENTOS

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    1. Se presenta un edificio de tres pisos con la distribución de cimentacionesmostradas en la gráfica.

    Luces entre columnas de 4.5 x 4.5 m. Suponer un cimiento cuadrado. Suponer Df=1.0 m.

    PERFIL TIPICO DEL TERRENO

    Se desarrollaron los siguientes ensayos de laboratorio en el punto ! este punto se

    presenta a una profundidad de ".0 m.

    ENSAO DE CONSOLIDACI!N

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     #dicionalmente se presenta a continuación los ensayos de compresión simple y

    triaxial desarrollados. $l primer ensayo corresponde a un ensayo de compresión

    simple.

    ara esta prueba se presenta de forma adicional%

    Wm (g)   321.9Diámetro(cm)   4.53Altura (cm)   9.513Wseco (g)   300.5

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    R"#$%&'()# O*&"+()#

    artiendo de los resultados obtenidos mediante el ensayo de consolidación! se

    procede a graficar la cur&a Relación de Vacíos vs Presión Efectiva! para con base

    a esta determinar la presión de preconsolidación y a partir de ella el &alor de 'S(.

    10 100 1000 100000.7

    0.750.8

    0.85

    0.9

    0.95

    1

    RELACIÓN DE VACÍOS VS PRESIÓN EEC!IVA

    Presi"# E$ecti%a& Log 'o

    Relaci"# e Vac*os& e

    (omo se logra &isuali)ar en la cur&a! al no presentar *sta punto de inflexión! es

    decir! al tener la misma pendiente el tramo de recompresión y el tramo &irgen! lo

    más probable es +ue el suelo presente caracter,sticas de una arcilla normalmenteconsolidada! indicando a su &e) +ue el &alor de la presión de preconsolidación -p

    es e+ui&alente a la presión efecti&a -o y por ende el de 'S( corresponderá a

    uno.

    σ '  p=σ ' o   RSC =1

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    (omo paso a seguir! se determina el Índice de compresión Cc ! mediante los&alores de la pendiente de carga y con la pendiente de descarga! el Índice deExpansión Cs. (omo se mencionó con anterioridad! al ser una arcilla normalmenteconsolidada! se tendrá /nicamente en cuenta el &alor de (c. Lo anterior se

    &isuali)a en el siguiente gráfico%

    (abe mencionar! +ue a partir del cálculo del (c es posible determinar mediante las

    siguientes correlaciones! el &alor del LL y el %

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    ENSAO DE COMPRESI!N SIMPLE

    De lo anterior! el &alor de la coesión se puede calcular de la siguiente manera%

    cu=σ 1−σ 3

    2

    cu=14.12Tn/m2−0

    2  =7.06Tn/m2

    Del mismo modo! se determinó mediante los datos dados el &alor del peso

    espec,fico del suelo%

    P"#) E#-"./.) (" %' M$"#&'

    γm=wm

    vm

     Area=π 4

     d2  Area=π 4 (0.0453m)2

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     Area=0.0016m2

    Vm=área.h

    Vm=(0.0016m2)(0.09513)

    Vm=0.000152m3

    γm=0.0003219Tn

    0.000152m3 =2.10

    Tn

    m3

    D"+#('( S".'

    γd=wsvm

    γd=0.0003005Tn

    0.000152m3 =1.96

    Tn

    m3

    CÁLCULO DE LOS ASENTAMIENTOS

    ara el cálculo de los asentamientos! se presentará a continuación a modo de

    e2emplo! el desarrollo lle&ado a cabo para la obtención de los mismos de la

    columna más cr,tica correspondiente a la ubicada en el e2e 3".

    COL+,NA -.   UNIDADNúmero de Pisos 2

    CM+CV 1,1 T!m2

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    "s#esor de $% &os% 0,15 m

    're% A(ere)e 20,25 m2

    Peso "s#e**o de$Co*re)o

      2,4 T!m3

    /total 01&23 !#

     Área Aferente=(4.5m x 4.5m)   CM +CV =1.1Tn/m2

     Área Aferente=20.25m2

    =(1.1 Tnm2 x 2 x 20.25m2

    )+(2.4 Tnm2 x 0.15m x20.25m2

    )=51.84Tn

    artiendo de lo anterior! se procede a acer uso de la plantilla en $xcel para

    facilitar el cálculo de distintos parámetros.

    D"+#)+'"+&) (" %' B'#"

    aciendo uso de la o2a de cálculo correspondiente a la capacidad de carga por 

    eyerof! se obtiene el &alor correspondiente a la base%

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    Los datos ingresados para la obtención de una base de 164  fueron lossiguientes%

    41 (!5m6)

    1,9-

    4. (!5m6)   2,1

    47 (!5m6)   1

    8c (m)   4,2

    8c a mita el est9   2,1

    Cu (!5m.)   7,0-

    :a;lic (!5m.)   18,4048

    or otra parte! los arro2ados a partir de las condiciones iniciales se muestran a

    continuación%

    DA!OS DE SALIDA

    - (m)   1,-78290505L (m)   1,-78290505

    ,oi

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    s 0,-00 d 1

    CAPACIDAD DE CAR>A1ER !?R,INO .DO !?R,INO 6ER !?R,INO53,-8542184 1,53 0

    :u ( !#5m.)   55,215:am (!#5m.)   18,405

    C%.$%) ("% M($%) (" E%'#&.('(

    ara el cálculo del ódulo de $lasticidad! se toma como referencia el inter&alo

    general para 6 propuesto por Duncan y 3ucignani! el cual está en función del

    ,ndice de plasticidad y de la relación de sobreconsolidación7 *ste se establece en

    la tabla a continuación%

    (onsiderado +ue se tiene una 'S(=1 y un =8.94:! se toma como 6=900

    DA!OS EN!RADAI; (@)   9,-4RSC   1,00β   -00

    DA!OS DE SALIDAEs

    (!5m.)

    423-

    $l módulo de elasticidad para este caso corresponde a%

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     !s= "Cu

     !s=600(7.06 Tnm2 )

     !s=4236Tn

    m2

    A#"+&'"+&) "%#&.) -) 7'+*$

    ara el cálculo del asentamiento elástico por el m*todo propuesto por ;anbu! se

    toma en cuenta la siguiente ecuación%

    Se= A1. A 2 #o.$ !s

    (omo se a establecido pre&iamente el módulo de elasticidad! solo resta

    determinar los &alores de A1 y A2 ! los cuales se logran mediante la relación H/ y!"/! respecti&amente! en las gráficas expuestas a continuación%

     % $=

    2.5$$  =2.5

      & $  =

      1

    1.67=0.6

     # modo de consolidado se presentan los siguientes resultados%

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    Se=(0.58)(0.95)

    18.404Tn

    m2(1.67m)

    4236 Tn

    m2

    Se=0.004018m⟶0.40 cm

    A#"+&'"+&) "%#&.) -) B)8%"#

    Se=#o(( $' )( 1−)s2

     !s   ) *s*f 

    ara su cálculo se tiene en cuenta una relación de oisson de 0.5! anali)ándose la

    cimentación desde el centro de la )apata y con un f obtenido mediante la

    interpolación en la siguiente tabla%

    ara el caso anali)ado! es decir para 3"! se obtiene lo siguiente%

    DA!OS DE EN!RADA

    DA!OS DE SALIDA85-   2,5D$5-   0,-

    DA!OS EN >RICASA1   0,58A.   0,95

    SE (m)   0,004018SE (cm)   0,401785

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    B   0,5I$    0,82

    Pu#to eA#álisis   *e)ro

    (onsiderando +ue el punto de análisis es el centro! se establece un condicional de

    manera +ue arro2e los resultados pertinentes para este caso.

    ( =4

    m' = +$=1 n' =

     % 

    ( $2 )=2.5$

    ( $2 ) =5

    $n lo +ue respecta al cálculo del factor de forma! #s! las&ariables "1  y "2 ! se pueden determinar de dosformas% mediante tablas o mediante fórmulas. Dada la

    facilidad +ue las formulas implican! se tiene lo siguiente%

     *s=  1+( 1−2)s1−)s )   2

     A 0=m' ln(1+√ m' 2+1) √ m' 2+n ' 2

    m ' (1+√ m' 2+n ' 2+1)

     A 0=0.6864

     A 1=ln(m' +√ m' 2+1 ) √ 1+n ' 2

    m' +√ m' 2+n' 2+1

     A 1=0.6864

     A 2=  m ' 

    n ' √ m' 2+n' 2+1

     A 2=0.03849

      1=1

    π ( A 0+ A 1)    1=

    1

    π (0.6864+0.6864)

    DA!OS DE SALIDA

    -   0,839145

      4m   1#   5

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     ' 1=0.437

      2= n ' 2π 

     tan−1 A 2

      2=  5

    2π  tan

    −10.03849

     ' 2=0.03061

    or tanto! s! corresponderá a%

     *s=0.437+( 1−2 (0.5 )1−0.5 )(0.03061)

     *s=0.437

    A   0,-8-493 1   0,437035

    A1   0,-8-493 .   0,030-14A.   0,03849

    Is   0,437035

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    Scp=Cc%c1+eo

     log σ ' o+,σprom

    σ ' o

    ara su cálculo! se ingresan los siguientes &alores%

    (on lo anterior! se procede a calcular la presión efecti&a promedio sobre el estrato

    de arcilla antes de la construcción de la cimentación a la mitad del mismo y los

    demás parámetros re+ueridos%

    σo( 12 )=(0.5m x1.96 Tnm3 )+(((1m−0.5m)+2.1m)(2.1 Tnm3−1 Tnm3 ))σo( 12 )=3.87 Tnm2

    DA!OS DE SALIDA

    Fo   3,87RSC   1-G   0,84LG   0,84m   0,4#   0,4

    DA!OS DE EN!RADACc   0,13Cs   0,037

    e   0,9-F;   08c   4,2

    Pu#to e A#álisis Ce)ro

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    $ ' =$2=0.84   +' =

     +2=0.84

    m=$- =0.4   n=

     +- =0.4

    or otra parte! se ace necesario determinar el factor de influencia para con basea esto establecer el del incremento promedio en la presión efecti&a sobre elestrato de arcilla causado por la construcción de la cimentación! >-7 para ello sepresenta la siguiente ecuación%

    'esol&i*ndola! se tiene +ue el factor de influencia corresponde a 0.090"4! a partir 

    del cual se determinará >-

    I1 . 6 3

    0,079577472 0,273225 1,75757- 0,27-744I   0,0-024

    No9 Dereas   4

    : A;licaa18,4047

    8 H4,43481

    7

    oH   8,274817

    ?na &e) efectuado los anteriores cálculos! sólo resta determinar el asentamiento

    por consolidación primaria para este caso7 de lo anterior! se obtiene lo siguiente%

    Sc; (m)   0,092883Sc;(cm)   9,29

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    Scp=0.13(4.25m)

    1+0.96  log

    8.2748Tn

    m2

    3.87Tn

    m2

    Scp=0.092m

    Scp=9.2cm

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    COL+,NA / (!#) - (m) SE (cm)Sc;

    (cm)S! (cm)

    A1 12,953- 0,80 0,20 -,02 -,22A2 25,92 1,14 0,29 7,73 8,02A3 12,953- 0,80 0,20 -,02 -,221 25,92 1,14 0,29 7,73 8,02-. 01&23 1&J2 &3 K&.K K&JK3 25,92 m 0,29 7,73 8,02C1 12,953- m 0,20 -,02 -,22C2 25,92 m 0,29 7,73 8,02C3 12,953- m 0,20 -,02 -,22

    (omo se logra &isuali)ar en la tabla! los asentamientos totales para todos los

    casos superan el máximo +ue corresponde a ".54 cm. $s por ello +ue se ace

    necesario redimensionar! para con base a esto establecer los nue&os

    asentamientos.

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    REDIMENSIONAMIENTO PARA EL CALCULO DE LOS ASENTAMIENTOS

    (onsiderando +ue las columnas ubicadas en el e2e #1! #@! (1! (@! tienen lamisma área aferente y por ende la misma carga A! se procede a efectuar para*stas un mismo análisis. De igual manera se ará para las ubicadas en #"! 31!3@! (". ara la columna 3" al ser *sta la de mayor dimensión se anali)ará de

    forma indi&idual.$l procedimiento descrito con anterioridad se aplicará de igual manera acontinuación! para determinar los asentamientos.

    A19 A3 9 C1 9 C3

    (omo datos de entrada se ingresan los siguientes! esto con el fin de +ue al final

    arro2e un asentamiento total menor o igual a ".54 cm. $= +=2m

    DA!OS EN!RADA

    / (!)   12,953-- (m)   2L (m)   2D$ (m)   1

    N (m)   0,5

    41 (!5m6)   1,9-

    4. (!5m6)   2,1

    47 (!5m6)   18c (m)   5

    8c a mita el est9   2,5

    Cu (!5m.)   7,0-

    :a;lic (!5m.)   3,2384

    A#"+&'"+&) E%#&.) -) 7'+*$

    SE (cm)   0,084247

    A#"+&'"+&) E%#&.) -) B)8%"#

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    SE (cm)   0,08-

    A#"+&'"+&) -) C)+#)%('.+ P''

    Sc;

    (cm)   2,41

    ASEN!A,IEN!O !O!AL

    St (cm)   2,5C+,P

    LE

    De lo anterior! el /nico &alor B3aseC +ue cumple para un asentamiento menor oigual a ".54 cm y una A= 1".85 n es una base de "m.

    A+%## (" C'-'.('( (" C''

    :u ( !#5m.)   53,5-8:am (!#5m.)   17,85-

    (onsiderando +ue la capacidad de carga admisible corresponde a la siguienteecuación%

    #adm=#u

     S=

    $2

    La relación AE3" para estas cimentaciones es igual a%

    $2=

    12.9536Tn

    2m2  =3.238

    De la cual posible afirmar +ue! al ser menor a la capacidad de carga admisible! noimplica una falla en el suelo.

    A29 B1 – B3 – C2

    (omo datos de entrada se ingresan los siguientes! esto con el fin de +ue al final

    arro2e un asentamiento total menor o igual a ".54 cm. $= +=3.1m

    DA!OS EN!RADA/ (!)   25,92- (m)   3,1

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    L (m)   3,1D$ (m)   1N (m)   0,5

    41 (!5m6)   1,9-

    4. (!5m6)   2,1

    47 (!5m6)   18c (m)   7,75

    8c a mita el est9   3,875

    Cu (!5m.)   7,0-

    :a;lic (!5m.)   2,-9719

    A#"+&'"+&) E%#&.) -) 7'+*$

    SE (cm)   0.111

    A#"+&'"+&) E%#&.) -) B)8%"#

  • 8/16/2019 Taller Cimentaciones

    22/27

    SE (cm)   0,119A#"+&'"+&) P) C)+#)%('.+ P''

    Sc;(cm)   2,375

    ASEN!A,IEN!O !O!AL

    St (cm)   2,49C+,P

    LE

    De lo anterior! el /nico &alor B3aseC +ue cumple para un asentamiento menor oigual a ".54 cm y una A= "5.8" n es una base de @.10 m.

    A+%## (" C'-'.('( (" C''

    :u ( !#5m.)   50,489:am (!#5m.)   1-,83

    (onsiderando +ue la capacidad de carga admisible corresponde a la siguienteecuación%

    #adm=#u

     S=

    $2

    La relación AE3" para estas cimentaciones es igual a%

    $2=25.92Tn

    3.10m2 =2.70Tn/m

    2

    De la cual posible afirmar +ue! al ser menor a la capacidad de carga admisible! noimplica una falla en el suelo.

    B2

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    (omo datos de entrada se ingresan los siguientes! esto con el fin de +ue al finalarro2e un asentamiento total menor o igual a ".54 cm.

    DA!OS EN!RADA/ (!)   51,84

    - (m)   4,7L (m)   4,7D$ (m)   1N (m)   0,5

    41 (!5m6)   1,9-

    4. (!5m6)   2,1

    47 (!5m6)   18c (m)   11,75

    8c a mita elest9 5,875

    Cu (!5m.)   7,0-:a;lic (!5m.)   2,34-7-

    A#"+&'"+&) E%#&.) -) 7'+*$

    SE (cm)   0,143471

    A#"+&'"+&) E%#&.) -) B)8%"#

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    24/27

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    25/27

    A#"+&'"+&) -) C)+#)%('.+ P''

    Sc;(cm)   2,31

    ASEN!A,IEN!O !O!AL

    St (cm)   2,45C+,P

    LE

    De lo anterior! el /nico &alor B3aseC +ue cumple para un asentamiento menor oigual a ".54 cm y una A= 51.F4 n es una base de 4.G m.

    A+%## (" C'-'.('( (" C''

    :u ( !#5m.)   48,581

    :am (!#5m.)   1-,194

    (onsiderando +ue la capacidad de carga admisible corresponde a la siguienteecuación%

    #adm=#u

     S=

    $2

    La relación AE3" para estas cimentaciones es igual a%

    $2=

    51.84Tn

    4.7m2   =2.35Tn/m

    2

    De la cual posible afirmar +ue! al ser menor a la capacidad de carga admisible! noimplica una falla en el suelo.

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    CONCLUSIONES

    La cur&a de Relación de Vacíos vs Presión Efectiva para los datos del ensayo

    de consolidación! arro2a una misma pendiente para el ramo de recompresión ypara el ramo &irgen! es decir! no tiene punto de inflexión +ue diferencie ambosramos! lo cual es indicador de +ue se cuenta teóricamente con un sueloarcilloso saturado y normalmente consolidado7 *sta /ltima caracter,stica! enra)ón a +ue sólo se tomará en cuenta el tramo &irgen! resultado de laaplicación de presiones no mayores a las +ue antes a soportado. #simismo!es &álido mencionar +ue para *ste caso la presión de preconsolidación seráe+ui&alente a la presión efecti&a promedio sobre el estrato de arcilla antes de

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    27/27

    la construcción de la cimentación! por lo +ue la relación de sobreconsolidación'S( corresponderá a 1.

    Se determinó el asentamiento elástico mediante las correlaciones propuestaspor ;anbu y 3oles! arro2ando datos muy aproximados el uno con el otro!

    siendo ante todo menores a 1H. De igual manera se definió el asentamiento por consolidación primaria para cada una de las cimentaciones dando comoresultado uno mayor al asentamiento máximo! por lo +ue! al calcular elasentamiento total! se estableció +ue se ac,a necesario redimensionar loscimientos de tal manera +ue cumplieran en su totalidad con el parámetromáximo.

    ara el redimensionamiento de cada uno de los cimientos! se tomó comoprofundidad de desplante 1m y se procedió a determinar mediante iteracionescuál era la base +ue permit,a +ue el asentamiento total fuera menor a 1H.

     #demás de esto! se tu&o en consideración la capacidad de carga admisible! de

    tal forma de +ue la base recalculada no implicara una falla en el suelo.

     #simismo! se pudo establecer +ue al tener un estrato arcilloso de @.5m erapertinente tomar en cuenta la profundidad de afectación a la mitad del mismocorrespondiente a ".53E"! dado +ue para columnas como la 3" la mismaalcan)a un &alor de 5.FG5 m! por lo +ue se re+uiere anali)ar el estrato inferior aeste! teni*ndose entonces un sistema bicapa. Sin embargo! como no se cuentacon información para dico estrato! los asentamientos totales no correspondena los reales! sino a datos aproximados.

    $s &álido mencionar +ue! al presentarse espacios reducidos entre cada área

    de las )apatas! es decir! al ser estas demasiado grandes! una alternati&aóptima! estructural y económica para *sta condición! ser,a la construcción delosas de cimentación! dado +ue permite soportar en una misma área &ariascolumnas al tiempo.

    BIBLIOGRAFÍA

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