Asentamientos

Universidad San Francisco Xavier de Chuquisaca Centro de Estudios de Posgrado e Investigación

Asentamientos

CURSO SEMINARIO ESPECIALIZADO - FUNDACIONES Y GEOTECNIA – Santa Cruz de la Sierra, Marzo 2013 –

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

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
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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dentro los 7 primeros días.

Tipos de asentamiento
El cálculo del asentamiento inmediato se aplica a suelos finos (arcillas y limos) con un grado de saturación S ≤ 90 %.


El cálculo del asentamiento inmediato se aplica a todos los suelos gruesos con un coeficiente de permeabilidad de k > 10-3 m/s Tipo de suelo Arenas

% de St debido al Si 70-90 %

Arcillas rígidas

40-60%

Arcillas suaves

10-25%

casi saturados.


El asentamiento por compresión secundaria se aplica a suelos con un gran contenido orgánico. Bowles (1996), Craig (2004)

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El asentamiento por consolidación se aplica a todos los suelos finos saturados o

Métodos para el cálculo del asentamiento final Homogéneo Teoría de elasticidad (métodos directos)

Métodos de ingeniería (métodos indirectos)

Lineal No lineal

Isotrópico Anisotrópico

Heterogéneo

Trayectoria de esfuerzos Compresión edométrica Método Skempton-Bjerrum

Elementos finitos Métodos numéricos

Diferencias finitas Parámetros concentrados

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Métodos empíricos

Ensayos de carga Penetración dinámica Penetración estática Presurímetros

Métodos para el cálculo del asentamiento final Homogéneo Teoría de elasticidad (métodos directos)

Lineal No lineal

Isotrópico Anisotrópico

Heterogéneo


El modelo matemático del espacio semi-infinito no permite predecir la variación del asentamiento en función del tiempo.

cálculo de asentamientos inmediatos.

Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.


Por esta razón, el modelo matemático del espacio semi-infinito es utilizado en el

Métodos para el cálculo del asentamiento final

Métodos de ingeniería (métodos indirectos)

Trayectoria de esfuerzos Compresión edométrica Método Skempton-Bjerrum


Este grupo utiliza la teoría elástica solo para el cálculo de los esfuerzos.

se obtienen a partir de ensayos.

Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation

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Las relaciones esfuerzo-deformación necesarias para el cálculo del asentamiento

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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:


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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No existe asentamiento por compresión secundaria

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Asentamientos inmediatos

Simons and Menzies ( 1975); Lancellota (2004)

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Cimentación flexible

Asentamientos inmediatos

Simons and Menzies ( 1975); Lancellota (2004)

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Cimentación rígida

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:

* Giroud (1968); ** Skempton (1951)

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bajo una esquina del rectángulo:

Asentamiento inmediato en estrato finito

Jambu et al. (1956); Christian and Carrier (1978)

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- Módulo de elasticidad constante; E = ctte - Espesor de estrato finito; H < 2B - Carga aplicada a profundidad; Df ≠0 - Suelos arcillosos saturados; υ = 0.5

Asentamientos inmediatos

Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation

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Área circular con carga uniformemente distribuida

Métodos para el cálculo del asentamiento final Homogéneo (métodos directos)

Lineal No lineal

Feda (1978) – Stress in subsoil and methods of final settlement calculation

Anisotrópico Heterogéneo

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Teoría de elasticidad

Isotrópico

Asentamiento inmediato en estrato infinito; E≠ ctte

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- 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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Pinto (2000)

Soporta el Agua [N]

0

15

10

5

0

Soporta el Suelo [N]

0

0

5

10

15

Consolidación [%]

0

0

33

67

100

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Analogía del resorte

Ensayo edométrico

Precarga

Reajuste plástico Controls; Whitlow (1994)

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Expulsión de agua

Lancellota (2004) – Geotecnia

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Curva de consolidación edométrica

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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Historia de esfuerzos de un elemento de volumen

Presión de preconsolidación (Casagrande)

A P

σ

pc

C

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B

Das (1994) – Principles of Geotechnical Engineering.

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Curva virgen de consolidación

Curva virgen de consolidación

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Suelos normalmente consolidados:

Curva virgen de consolidación

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Suelos sobreconsolidados:

Valores de Cc y Cs

Juan M.Pestana-Nascimento (University of California, Berkeley)

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1 1
௦ ≅ ~
௖ 5 10

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 calidad de la muestra

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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

Asentamientos edométricos

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Suelos normalmente consolidados:

Asentamientos edométricos Caso 1: (Po + ∆P) < Pc

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Suelos sobreconsolidados :

Asentamientos edométricos Caso 2: si Po < Pc < (Po + ∆P)

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Suelos sobreconsolidados :

Estimación de asentamientos Arcillas blandas normalmente consolidadas (Burland et al. (1977):

- asentamiento inmediato = Si = 0.1 Sedo - asentamiento por consolidación = Sc = Sedo

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- asentamiento total = St = 1.1 Sedo

Estimación de asentamientos Arcillas rígidas sobreconsolidadas (Burland et al. (1977):

- asentamiento inmediato = Si = 0.5 a 0.6 Sedo - asentamiento por consolidación = Sc = 0.5 a 0.4 Sedo

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- asentamiento total = St = Sedo

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Asentamientos por compresión secundaria

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Asentamientos admisibles
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

Lancellota (2004)

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estructura depende de múltiples y complejos factores.

Asentamientos admisibles

wmax= S = asentamiento máximo (Skempton and MacDonald 1956):

- Arenas = 40 mm (zapatas aisladas) = 40 – 65 mm (losas de fundación) - Arcillas = 65 mm (zapatas aisladas) = 65 – 100 mm (losas de fundación)

Asentamiento diferencial máximo entre columnas adyacentes (Skempton and MacDonald 1956): - Arenas Lancellota (2004)

∆wmax= 25 mm

- Arcillas

∆ wmax = 40 mm

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∆wmax= δS = asentamiento diferencial

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Asentamientos admisibles