132535607 Asentamientos Inmediatos o Elasticos Docx

Escuela Militar de IngenieríaFUNDACIONES (Elasticidad) TRABAJO DE INVESTIGACION Nº1 ASENTAMIENTOS INMEDIATOS (ELASTICIDAD) 1.- INTRODUCCION.En principio es conveniente mencionar la definición de asentamiento para entender de mejor manera un tipo de ocurrencia de este fenómeno. Un asentamiento ocurre cuando el agua de poro es expulsada de la masa de suelo y como consecuencia se reduce el volumen de éste. El asentamiento se asentamiento por divide en asentamiento consolidación primaria elástico y o inmediato, asentamiento por consolidación secundaria. La importancia del estudio de este fenómeno parte de que todas las estructuras están apoyadas en el suelo, además de aquello se debe evitar por aspectos estéticos y estructurales la aparición de grietas en los elementos estructurales provocadas por los asentamientos, además los asentamientos pueden llegar a provocar el colapso de la estructura, como se muestra en la figura a continuación. “Fractura de un Muro producido por el Asentamiento Inmediato” 2.- OBJETIVOS.- como se sabe por mecánica.PROBLEMA. 4.o Mediante la realización del presente trabajo de investigación se obtendrá el conocimiento básico de lo que es y las formas de cálculo para los asentamientos inmediatos o elásticos. se presenta el asentamiento.. 5. Se debe recordar sin embargo. el asentamiento puede ser tan grande que afecte a la estructura agrietándola o dañándola severamente. 3. A este tipo de asentamiento se le conoce como asentamiento perjudicial y siempre se busca evitar.. el esfuerzo provoca deformación y la aplicación de la carga provoca desplazamiento. Aun y cuando el suelo o roca de apoyo puede no fallar.JUSTIFICACION.. que el suelo se puede asentar por razones diferentes a las cargas externas:   Consolidación su propio peso.Todos los suelos se comprimen al estar sujetos a cargas considerables y causan asentamientos en la estructura. esto por el terreno y geografía que presenta nuestro territorio es importante realizar loa cálculos precisos para evitar posteriores problemas en la estructura que se va a realizar en un específico lugar. esto no es del todo sorprendente porque.Cuando actua una carga vertical sobre la superficie del terreno. Causas de los Asentamientos. Desecación natural o debida a algún proceso industrial.MARCO TEORICO.o En muchos casos y en general en el nuestro.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) Los objetivos del presente trabajo son:  Definir en qué consiste un asentamiento inmediato. .  Presentar diferentes alternativas para el cálculo de asentamiento elástico. 5. al aumentar la compresión.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad)    Inundaciones. Sismos. de modo que su velocidad tiene un significado practico. se conoce como “consolidación”. En los suelos parcialmente saturados. voladuras o vibraciones. Hundimiento regional provocado por el bombeo de agua. Descomposición orgánica natural o a causa de algún agente       externo. Asentamiento Inmediato ► El asentamiento inmediato o también llamado elástico se presenta inmediatamente después de que el suelo recibe una sobrecarga. el grado de saturación se incrementa y cuando alcanza casi 90%.COMPRESION INMEDIATA O ELASTICA. Alivio de esfuerzos por excavación o construcción de un túnel. . cuando la compresión es lenta. el volumen del cuerpo que soporta la carga permanece virtualmente inalterado.También conocida como “compresión inicial”. Erosión subterránea o derrumbes. Los esfuerzos a la compresión la provocan y va acompañada por un rápido incremento de los esfuerzos efectivos. Ataque químico. Bombeo de agua para alguna construcción cercana. Se debe al cambio en los esfuerzos cortantes en la masa de suelos. Movimientos tectónicos. se observa en los suelos no saturados debida a una reducción rápida del volumen de vacios. esta deformación ocurre con rapidez. estas presiones de poro harán que se reduzca la compresión posterior y se incrementen los esfuerzos efectivos. la superficie alrededor de ésta se eleva en una cantidad que equilibra el volumen de hundimiento. A medida que el área cargada se asienta. pueden aumentar las presiones en el agua de los poros..1. una masa de suelo no tiene valores únicos de E y de v. Para aplicar la teoría de la elasticidad en los suelos.1997). no obstante..La teoría de la elasticidad puede utilizarse para obtener expresiones de las deformaciones que resultan en una masa de suelo cuando se les aplica una carga. es decir. en cuyo caso puede aceptarse el comportamiento elástico. Las soluciones para los asentamientos basadas en la teoría elástica utilizan el modulo de elasticidad (E) y el modulo de Poisson (v). ya que no hay cambio de volumen en la masa de suelo con una relación de Poisson de v = 0. de la rigidez y extensión de la fundación.5 (para fines prácticos se considera v = 0.Métodos para el cálculo de asentamientos inmediatos. Método elástico para el cálculo de asentamientos inmediatos. lo cual hace que sea razonable la hipótesis de un modulo de elasticidad no drenado constante.45) (Berry y Reid. los asentamientos que se producen en la superficie de la masa de suelo cuando la carga se aplica sobre el área de una cimentación. En la practica resultan de gran interés las deformaciones verticales. sin embargo. en depósitos de arcillas saturada. es necesario hacer las siguientes hipótesis: a) el suelo es un medio continuo b) el suelo es un material homogéneo c) el suelos es un material isótropo . los asentamientos que se `presentan inmediatamente durante la construcción se producen sin ningún drenaje del agua intersticial del suelo. 5.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) Los asentamientos inmediatos dependen de las propiedades de los suelos a bajas deformaciones. 1997).2. y la dificultad para determina los valores apropiados de estos para metros limita la aplicación practica de estas soluciones(Berry y rid. ocasiona que estos se aparten de las hipótesis que por lo general son atribuidas al medio elástico. sino mas bien. el modulo de elasticidad aumento con la profundidad y varia con la presión de confinamiento. Es = Modulo de Elasticidad (Ton/m2) If = Factor de forma (cm/m) q = Presión de trabajo (ton/m2) B = Ancho de la cimentación (m) Para la correcta aplicación de este método se debe considerar los siguientes valores para cada termino de la formula. µ = Relación de Poisson. En suelos. el hecho más importante radica en que los suelos no son elásticos y menos aun linealmente elásticos como tendría que ser para poder aplicar las soluciones obtenidas con la teoría de la elasticidad. o Modulo de Elasticidad. Sin embargo.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) d) la compresibilidad medida en el suelo es la misma en cualquier dirección e) la relación esfuerzo deformación del suelo es lineal Este método nos permite calcular por medio de la formula: q × B ×(1−μ2 ) S i= × If Es Donde los distintos términos están expresados a continuación: Si = Asentamiento Inmediato.El hecho de que los suelos no sean homogéneos ni isótropos. El modulo de elasticidad no es un parámetro constante de los suelos. una magnitud que describe con aproximación el . 6000 500 – 2000 1000 – 2500 5000 – 10000 8000 – 20000 5000 – 14000 14000 – 140000 200 .2000 También se cuenta con formulas empíricas para estimar el modulo de Elasticidad (Es) : o Arenas: Es = 50 (N+15) ( Ton /m 2 ) o Arenas Arcillosas: Es = 30 (N+5) ( Ton /m 2 ) o Arcillas Sensibles Normalmente Consolidadas: Es = (125 a 250) x qu .Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) comportamiento del suelo para una combinación particular de esfuerzos (Lambe .4250 1000 – 16000 1500 . 2 En ( Ton /m ) Arcilla Muy Blanda Blanda Media Dura Arcilla Arenosa Suelos Glaciares Loess Arena Limosa Arena Suelta Arena Densa Grava Arenosa Densa Grava Arenosa Suelta Arcilla Esquitosa Limos 30 – 300 200 – 400 450 – 900 700 – 2000 3000 . TIPO DE SUELO.1996). 5. varía entre 0 y 0. para materiales elásticos ideales.  Factores de forma.FORMA DE LA ZAPATA Ubicación Rectangular L/B=2 L/B=5 VALORES DE If (cm) CIMENTACIÓN FLEXIBLE Centro Esquina Medio 77 130 210 105 183 254 127 225 RÍGIDA _ 120 170 210 . Al aplicar un esfuerzo uniaxial σz al cilindro – elástico. Al valor absoluto de la relación entre la deformación lateral y la deformación axial se le conoce como modulo de Poisson ( ν ). el agua y el valor de 0 corresponde a un material que no se deforma lateralmente por la acción de la carga . se produce una deformación lateral y una deformación axial. por ejemplo el corcho(sowers.5 corresponde a un material cuyo volumen no cambia por efecto de la carga como por ejemplo . (Beer & Johnston . 1990).1993) ¿ deformacionlateral ν =⌊ ¿¿ deformacion axial | El modulo de Poisson. El valor de 0.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) o Arcilla poco sensible: Es = 500 x qu Los términos de la ecuación se explican a continuación:  N = Valor obtenido del ensayo SPT 2  qu = Compresión Simple ( Ton /m ) o Modulo de Poisson. Este es el método de Terzagui – Peck (1967) (Valido solo en Arenas) Se obtiene de la formula: S z =S p × ( 2× B z Bz× B p 2 ) Donde los términos se explican a continuación: o o o o Sz Sp Bz BP = = = = Asentamiento de la zapata (cm) Asentamiento medido en la prueba (cm) Ancho de la zapata (m) Ancho de la placa (m) Este es el método de Bond (1961). Se obtiene la Formula: S z =S p × [ ] Bz Bp n ÷1 Donde los términos se explican a continuación: Sz = Asentamiento de la zapata (cm) Sp = Asentamiento medido en la prueba (cm) .Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES L/B=10 Cuadrada Circular (Elasticidad) 112 100 56 64 95 85 82 88  Calculo del asentamiento inmediato en función a una prueba de carga directa. Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) Bz = Ancho de la zapata (m) BP = Ancho de la placa (m) Los valores adoptados para “n” están expresados en la siguiente tabla para los distintos tipos de suelos: TIPO DE SUELO Arcilla Arcilla Arenosa Arena Densa Arena Media a Densa Arena Suelta VALORES DE “N” 0.- Ref: Bjerrum y Eggestad (1963) .50 0.20 – 0.03 – 0.40 – 0.08 – 0.25 – 0.35 0.05 0.10 0.25  Método para el cálculo de asentamiento en arenas. extraída de varias pruebas realizadas en construcciones reales.Si las cimentaciones se consideran flexibles se puede según Harr (1966) dar las siguientes formas de cálculo para los asentamientos elásticos (Se) o En la esquina de la cimentación flexible Se= Bqo ( 1−µ2 ) α Es 2 o En el centro de la cimentación flexible Se= Bqo ( 1−µ2 ) α Es o Promedio para la cimentación flexible . (Harr).-  Cimentación Flexible.  Método para el cálculo de cimentaciones flexibles.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) Para la elaboración de esta tabla se tomo en cuenta la relación entre el asentamiento y las dimensiones de la superficie cargada. Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES Se= (Elasticidad) Bqo ( 1−μ2 ) α prom Es A continuación se muestran los componentes de la formula: B = Ancho de la fundación. qo = Esfuerzo aplicado Es = Modulo de elasticidad del suelo µ = Relación de Poisson para el suelo El valor de α se calcula de la siguiente manera: α= [( 1 ln π √1+m √ 1+m 2 1 1 2 + m1 −m 1 ) ( + m ln √1+m √1+m 2 1 1 2 +1 −1 )] En donde m1 = L / B (longitud entre ancho de la cimentación) .  Método para el cálculo de cimentaciones rígidas. (Harr).Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) Asentamiento Elástico de cimentación flexible y rígida.- . variando el valor de α.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) Cimentación Rígida Se= Bqo ( 1−μ2 ) α r Es Se toman en cuenta los mismos valores a reemplazar que en una cimentación flexible. También se pueden obtener los valores de α de la siguiente manera:  Aplicando la tabla de valores en función de la relación entre longitud y ancho de las cimentación: . Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES 5.- (Elasticidad) ASENTAMIENTOS ELASTICO BAJO UNA CARGA CONCENTRADA. P es la carga puntual aplicada F. Para una carga vertical concentrada que actúa en la frontera de un medio elástico semi infinito. Por lo que los asentamientos que ocurren dependen también de la geometría de carga. lineal.Los esfuerzos inducidos dependen del tipo de carga(concentrada. uniformemente distribuida) y el estado de deformación que induzcan al suelo. E es el modulo de elasticidad y z es la profundidad a la que se calcula es asentamiento L. . se estima el asentamiento bajo la carga usando la formula de BOUSSINEQ para el esfuerzo normal vertical. δ= 3 P 2 πEz Donde δ es el asentamiento elástico bajo la carga puntual aplicada L.3. δ= [ ( ) ] R1 P z ( 1+ v ) 2 ( 1−v )+ 2π E R 2 Donde v es el modulo de Poisson (adimensional) y R es el radio vector L.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) De la misma forma se puede calcular el asentamiento en cualquier punto de la masa de suelo a una profundidad z (Juarez y Rico.1995). se tiene que el asentamiento bajo el centro el área cargada está dada por (Juarez y Rico. elástico. homogéneo e isótropo. 1995). 2 δ c =(1−v ) q D E El asentamiento en los puntos de la periferia del área circular cargada es: 2 q δ p= (1−v 2) D π E Y el asentamiento promedio de dicha área es: . la ecuación se reduce a : δ= P (1+ v)(3−2 v) 2π E z Para el caso de una superficie circular flexible Bajo cargas distribuidas en la frontera superior de un medio semi infinito. R= √ x 2+ y 2+ z Para puntos bajo la carga puntual picada. elástico. homogéneo e isótropo de espesor H bajo una esquina del rectángulo cargado con la siguiente expresión: x2 + H 2 y + √ x2 + y 2 √ ¿ ¿ ¿ 2 x ( y+ √ x + y 2+ H 2 ) ¿ y2 + H 2 x + √ x 2+ y 2 √ ¿ ¿ ¿+ q ( xy 1−v −2 v 2 ) H tan−1 2 2π E H √ x + y 2+ H 2 ¿ ¿ x ln ¿ q δ= ( 1−v2 ) ¿ E Donde q es la carga distribuida aplicada en el área rectangular FL -2 . X es el largo del área rectangular L. Para el cálculo de asentamientos elásticos inducidos por una carga rectangular con carga uniforme. Para calcular asentamientos bajo una esquina de una superficie rectangular uniformemente cargada en medio semi infinito. . Steinbrenner resolvió el problema de cálculo de asentamientos en un medio elástico.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) δ m= 8 ( 1−v 2) q D 3π E Donde q es la carga distribuida aplicada en el área circular FL -2 y D es el diámetro del área circular L. Y es el ancho del área rectangular L y H es el espesor del estrato en el que se calcula el asentamiento L. o Se debe al cambio en los esfuerzos cortantes en la masa de suelos. o Los asentamientos inmediatos dependen de las propiedades de los suelos a bajas deformaciones. X es el largo del área rectangular L y Y es el ancho del área rectangular L. la superficie alrededor de ésta se eleva en una cantidad que equilibra el volumen de hundimiento. 7. obtuvo la siguiente ecuación (Demneghi.Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) homogéneo Schleicher e isótropo.-BIBLIOGRAFÍA.o El asentamiento inmediato o también llamado elástico se presenta inmediatamente después de que el suelo recibe una sobrecarga. el volumen del cuerpo que soporta la carga permanece virtualmente inalterado. Das (2008) Fundamentos de Ingeniería Geotecnica ARCO TEORICO. 1995): [ ][ ( q ( 1−v 2 ) y + √ y 2 + x2 x + √ x 2+ y 2 δ= x ln + y ln πE x y ) ( )] Donde q es la carga distribuida aplicada en el área rectangular FL -2 .- . Peck (1987) Ingeniería de Cimentaciones  Braja M.-  Ralph B. en cuyo caso puede aceptarse el comportamiento elástico. de la rigidez y extensión de la fundación. esta deformación ocurre con rapidez.. 6.CONCLUCIONES. o A medida que el área cargada se asienta. Escuela Militar de Ingeniería FUNDACIONES (Elasticidad) .