Asentamientos.pdf

Estados límite de servicio

“Estados que corresponden a condiciones más allá de las cuales los requerimientos especificados de servicio para una estructura o miembro estructural no cumplen.”

∆ S = asentamiento diferencial

δ = Deflexión

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

S = asentamiento

Bond and Harris (2008)

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

Tipos de asentamiento

Si = asentamiento inmediato

S t = Si + Sc + S s

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)

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

dentro los 7 primeros días.

Tipos de asentamientos Suelo

Inmediato

Consolidación

Secundario

Grava Arena

SI SI

NO NO

NO NO

Limo

SI

MENOR

NO

Arcilla

SI

SI

SI

Orgánico

SI

MENOR

SI


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

% de St debido al Si

Arenas Arcillas rígidas

70-90 % 40-60%

Arcillas suaves

10-25%


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

Look (2007); Bowles (1996), Craig (2004)

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Tipo de suelo

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Desarrollo de asentamientos – caso particular

Vasallo (2010)

Asentamientos inmediatos

S t = Si + Sc + S s

Simons and Menzies ( 1975); Lancellota (2004)

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Cimentación flexible

Asentamientos inmediatos

S t = Si + Sc + S s

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Cimentación rígida

Simons and Menzies ( 1975); Lancellota (2004)

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:

I s ≅ 0.62 ln (ξs ) + 1.12

bajo una esquina del rectángulo:

I s ≅ 0.31 ln (ξ s ) + 0.56 Forma

Círculo Rectángulo L/B

ξs = L B

Flexible*

1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 10.0 100.0

Rígido**

Centro

Esquina

Promedio

1.00

0.64

0.85

0.79

1.122 1.358 1.532 1.783 1.964 2.105 2.540 4.010

0.561 0.679 0.766 0.892 0.982 1.052 1.270 2.005

0.946 1.48 1.300 1.527 1.694 1.826 2.246 3.693

0.82 1.06 1.20 1.42 1.58 1.70 2.10 3.47

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

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qB ( 1 −ν 2 ) Si = I s E

Asentamiento inmediato en estrato finito

qB 1 −ν 2 ) ( E

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

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Si = A1 A2

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

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

Lineal No lineal

Isotrópico Anisotrópico

Heterogéneo

Si = I s

qB (1 −ν 2 ) E

Método estándar:

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

∑ ௜ 
௜ ∑ ௜

Brahma and Mukherjee (2010): ∑ ௜
௘௤   ∑ ௜
௜

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௘௤ 

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Asentamientos en arcillas CONSOLIDACION

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

Ensayo edométrico

δ Hs

௏ ௏  − ௌ ை −  − ௌ = = = ௌ ௌ ௏ ௌ J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

=

H H0

Lancellota (2004) – Geotecnia

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Curva de consolidación edométrica

Coduto (1999) – Geotechnical Engineering: Principles and Practices.

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Historia de esfuerzos de un elemento de volumen

σ 'pc OCR = ' σo

Lancellota (2004) – Geotecnia

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Historia de esfuerzos de un elemento de volumen

Presión de preconsolidación (Casagrande)

A P

σ

C pc

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B

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Curva virgen de consolidación

Das (1994) – Principles of GeotechnicalEngineering.

Curva virgen de consolidación Suelos normalmente consolidados:

e1 − e2 e − e2 = 1 P  log P2 − log P1 log  2   P1  J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Cc =

Curva virgen de consolidación Suelos sobreconsolidados:

Cc =

e1 − e2 e − e2 = 1 P  log P2 − log P1 log  2   P1 

e3 − e4 P  log  4   P3  J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Cs =

Valores de Cc y Cs

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

1 1 ~ 5 10 ௖

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௦ ≅

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Cálculo de asentamientos edométricos Asentamientos edométricos

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Sedo

∆e = Hc 1 + eo

Asentamientos edométricos Suelos normalmente consolidados:

S edo =

∆e Hc 1 + eo

∆ e = C c log

Po + ∆ P Cc H c = log Po 1 + eo J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

S edo

Po + ∆P Po

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

∆e Hc 1 + eo

∆e = Cs log S=

Po + ∆P Po

H cC s P + ∆P log o 1 + eo Po J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Suelos sobreconsolidados :

Asentamientos edométricos Suelos sobreconsolidados :

Caso 2: si Po < Pc < (Po + ∆P)

S edo =

∆e Hc 1 + eo

∆e = ∆e1 + ∆e2 = Cs log

H cC s P HC P + ∆P log c + c c log o 1 + eo Po 1 + eo Pc J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

S=

P + ∆P Pc + Cc log o Pc Po

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Asentamientos sobre arcilla Sobre Consolidada

Estimación de asentamientos Arcillas blandas normalmente consolidadas (Burland et al. (1977): - asentamiento inmediato (no-drenado): - asentamiento por consolidación:

ܵ௜ = 0.1 ܵ௘ௗ௢ ܵ௖ = ܵ௘ௗ௢

- asentamiento total

ܵ௧ = ܵ௜ + ܵ௖ = 1.1 ܵ௘ௗ௢

- asentamiento inmediato (no-drenado):

ܵ௜ = 0.6 ܵ௘ௗ௢

- asentamiento por consolidación: - asentamiento total

ܵ௖ = 0.4 ܵ௘ௗ௢ ܵ௧ = ܵ௜ + ܵ௖ = ܵ௘ௗ௢

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Arcillas rígidas sobreconsolidadas consolidadas (Burland et al. (1977):

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

Asentamientos en arenas

Asentamiento en arenas

S t = Si + Sc + S s - 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

J.C. Rojas Vidovic, Ph.D.

No existe asentamiento por compresión secundaria