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Asentamientos y ensayo de corte directo

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ASENTAMIENTOSY ENSAYO DE
CORTE DIRECTO
• ALUMNO: REY EDUARDO MORÁN CAMACHO
• DOCENTE: ING. PEDRO MAQUERA
Asentamiento del terreno
Definición de asiento: en
Geotecnia, asiento o asentamiento es
un movimiento descendente vertical del
terreno (subsidencia) debido a la aplicación
de cargas que causan cambios en las tensiones
dentro del terreno.
En una zapata, el asiento crece al hacerlo la
carga vertical. Las curvas presión–asiento
dependen, en general, de su forma y tamaño,
de la naturaleza y resistencia del suelo y de la
carga aplicada (tipo, velocidad de aplicación,
frecuencia, etc.).
La presión vertical admisible de una cimentación tiene en cuenta no sólo
la seguridad frente al hundimiento sino también su tolerancia a los asientos.
En el caso de suelos arenosos (granulares) la presión vertical admisible
de servicio suele encontrarse limitada por condiciones de asiento, más
que por hundimiento.
La observación de asientos excesivos puede ser una señal del mal
estado de las zapatas(ataques de aguas selenitosas, desmoronamiento
por socavación, etc.); de la parte enterrada de pilares y muros o de las
redes de agua potable y de saneamiento.
La reducción del nivel freático, la migración de finos, vacíos profundos,
excavaciones subterráneas para túneles, vibraciones de suelo inducidas y
eventos sísmicos pueden causar asientos significativos en el terreno.
Algunos métodos de cálculo de asientos en arcillas empleados son el
método elástico, el edométrico y el método de Skempton-Bierrum
Tipo de asentamientos en suelos
El asiento total debido a la aplicación de una carga es
la suma de tres tipos de asiento:
St = Si + Sc + Ss
•Instantáneo (Si): se produce simultáneamente a la carga por un aumento de las tensiones
totales en el suelo. Ocurre por el peso de la estructura, sin que tenga que ver nada con el
desplazamiento del agua (sin drenaje). Domina en suelos granulares
•Consolidación primaria (Sc): asentamiento diferido en el tiempo causado por el drenaje de
la humedad del suelo lo que produce cambios en las tensiones efectivas. La expulsión de
humedad del suelo generalmente es un proceso a largo plazo que puede llevar de semanas a
años.
•Fluencia o asiento de compresión secundaria (Ss): asiento elástico que se activa después
de que toda el agua drenable haya sido expulsada del suelo. Ocurre con el tiempo a una
tensión efectiva constante
Si el suelo está húmedo o seco es capital para predecir la cantidad de asentamiento que se
espera en una cimentación determinada. Los cimientos en suelos húmedos asentarán más
que en áreas secas. La idea es que, a medida que el agua escurre, la estructura del suelo
cambiará de acuerdo con los espacios vacíos que van quedando.
Los suelos con arcillas expansivas son susceptibles de hinchamiento y hundimiento debidos a
los cambios en los estados de humedad del suelo.
Asentamiento diferencial
El asiento diferencial se define como la diferencia de asiento entre dos puntos de una
cimentación. Los asientos diferenciales en cimentaciones también pueden expresarse en
términos de distorsión angular.
Las causas más comunes de asientos diferenciales son:
•Variación importante de cargas entre apoyos cercanos
•Posibles heterogeneidades del terreno de cimentación (p.e. bolsadas blandas)
•asientos por mala calidad en la construcción (falta de limpieza del fondo de las excavaciones,
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  • 1. ASENTAMIENTOSY ENSAYO DE CORTE DIRECTO • ALUMNO: REY EDUARDO MORÁN CAMACHO • DOCENTE: ING. PEDRO MAQUERA
  • 2. Asentamiento del terreno Definición de asiento: en Geotecnia, asiento o asentamiento es un movimiento descendente vertical del terreno (subsidencia) debido a la aplicación de cargas que causan cambios en las tensiones dentro del terreno. En una zapata, el asiento crece al hacerlo la carga vertical. Las curvas presión–asiento dependen, en general, de su forma y tamaño, de la naturaleza y resistencia del suelo y de la carga aplicada (tipo, velocidad de aplicación, frecuencia, etc.).
  • 3. La presión vertical admisible de una cimentación tiene en cuenta no sólo la seguridad frente al hundimiento sino también su tolerancia a los asientos. En el caso de suelos arenosos (granulares) la presión vertical admisible de servicio suele encontrarse limitada por condiciones de asiento, más que por hundimiento. La observación de asientos excesivos puede ser una señal del mal estado de las zapatas(ataques de aguas selenitosas, desmoronamiento por socavación, etc.); de la parte enterrada de pilares y muros o de las redes de agua potable y de saneamiento. La reducción del nivel freático, la migración de finos, vacíos profundos, excavaciones subterráneas para túneles, vibraciones de suelo inducidas y eventos sísmicos pueden causar asientos significativos en el terreno. Algunos métodos de cálculo de asientos en arcillas empleados son el método elástico, el edométrico y el método de Skempton-Bierrum
  • 4. Tipo de asentamientos en suelos El asiento total debido a la aplicación de una carga es la suma de tres tipos de asiento: St = Si + Sc + Ss
  • 5. •Instantáneo (Si): se produce simultáneamente a la carga por un aumento de las tensiones totales en el suelo. Ocurre por el peso de la estructura, sin que tenga que ver nada con el desplazamiento del agua (sin drenaje). Domina en suelos granulares •Consolidación primaria (Sc): asentamiento diferido en el tiempo causado por el drenaje de la humedad del suelo lo que produce cambios en las tensiones efectivas. La expulsión de humedad del suelo generalmente es un proceso a largo plazo que puede llevar de semanas a años. •Fluencia o asiento de compresión secundaria (Ss): asiento elástico que se activa después de que toda el agua drenable haya sido expulsada del suelo. Ocurre con el tiempo a una tensión efectiva constante Si el suelo está húmedo o seco es capital para predecir la cantidad de asentamiento que se espera en una cimentación determinada. Los cimientos en suelos húmedos asentarán más que en áreas secas. La idea es que, a medida que el agua escurre, la estructura del suelo cambiará de acuerdo con los espacios vacíos que van quedando. Los suelos con arcillas expansivas son susceptibles de hinchamiento y hundimiento debidos a los cambios en los estados de humedad del suelo.
  • 6. Asentamiento diferencial El asiento diferencial se define como la diferencia de asiento entre dos puntos de una cimentación. Los asientos diferenciales en cimentaciones también pueden expresarse en términos de distorsión angular. Las causas más comunes de asientos diferenciales son: •Variación importante de cargas entre apoyos cercanos •Posibles heterogeneidades del terreno de cimentación (p.e. bolsadas blandas) •asientos por mala calidad en la construcción (falta de limpieza del fondo de las excavaciones, por ejemplo);
  • 7. Asiento diferencial de un edificio Un fallo por cizalladura del suelo puede provocar una distorsión excesiva de la edificio e incluso su colapso. Los asentamientos de estructuras excesivos pueden ocasionar fisuras en vigas, puertas y ventanas, grietas en losas y yeso e incluso el fallo de las instalaciones debido a la falta de alineación resultante de los asientos de las cimentaciones. En el caso de vigas de atado o vigas centradoras hormigonadas sobre el terreno, deben considerarse los posibles esfuerzos derivados del asiento previsto en las zapatas unidas por ellas.
  • 8. Asientos admisibles El máximo asiento admisible, que generalmente incluye un factor de seguridad, depende de varios factores, pero los más importantes son el tipo de construcción y el uso del edificio. Pequeñas grietas que podrían considerarse inaceptables para una vivienda podrían pasar desapercibidas en un edificio industrial. Los asientos permitidos para la mayoría de estructuras, sobre todo los edificios, obedece a requisitos estéticos y de servicio, no a requerimientos estructurales. Esto es porque mucho antes que la integridad de la estructura esté en peligro se desarrollaran otros problemas como la aparición de grietas, rotura de acabados sensibles (azulejos, p.e.), puertas y ventanas atascadas o que no cierran, etc.
  • 9. Control de asentamientos en edificios El estudio geotécnico, en función del tipo de cimentación, debe establecer los valores y especificaciones relativos a asientos totales y asientos diferenciales ( tanto esperables como admisibles) para la estructura del edificio y elementos de contención. Si el módulo de deformación del terreno crece con la profundidad, esto puede contribuir a atenuar los asientos diferenciales entre zapatas asociados a la variación de sus dimensiones. Si la capacidad portante del terreno fuera insuficiente o los asientos previstos excesivos, se podrá recurrir a una cimentación profunda, una mejora o refuerzo del terreno u otra solución que asegure la estabilidad frente al hundimiento. En terrenos firmes y competentes, puede cimentarse mediante zapatas aisladas no siendo esperables grandes asientos. En otros casos, para evitar movimientos o asientos diferenciales excesivos entre varios pilares de un edificio, el empleo de zapatas combinadas o corridas puede ser una solución recomendable.
  • 10. Otras soluciones a considerar son: •Emparrillados: si el terreno presenta baja capacidad de carga y elevada deformabilidad, o bien muestre heterogeneidades que hagan prever asientos totales y diferenciales elevados. En este caso todos los pilares de la estructura quedarán reunidos en una única cimentación, consistente en zapatas corridas entrecruzadas en malla habitualmente ortogonal. De este modo, se consigue una considerable rigidización que atenúa el problema de asientos diferenciales debidos a la heterogeneidad del terreno. •Las losas de cimentación se utilizarán preferentemente para reducir los asientos diferenciales en terrenos heterogéneos, o cuando exista una variabilidad importante de cargas entre apoyos cercanos. •Zonas pilotadas: son aquellas en las que los pilotes están dispuestos con el fin de reducir asientos o mejorar la seguridad frente a hundimiento de las cimentaciones. En los grupos de pilotes, debido a la interferencia de las cargas, el asiento de cada pilote puede ser mayor que si trabajara individual aislado (efecto grupo). •Consolidación del terreno: solución para mejorar las propiedades mecánicas de suelos con baja capacidad portante. Se realiza tanto bajo estructuras de nueva construcción como bajo cimentaciones antiguas. Para reforzar el terreno se emplean inyecciones de resina expansiva realizadas a través de micropilotes hincados a presión. Estos micropilotes, además, transmiten la carga de la estructura a estratos más profundos y resistentes.
  • 11. ENSAYO DE LABORATORIO CORTE DIRECTO  OBJETIVO GENERAL Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del suelo de estudio, utilizando el ensayo de corte directo.  OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar el ángulo de fricción interna. Determinar la cohesión  MATERIAL Y EQUIPO  Equipo de corte  Caja de corte(inferior y superior)  Equipo compactador  Molde  Cronometro  Espátula
  • 12. MARCO TEORICO PARAMETROS DE RESISTENCIA Mediante la ecuación conocida como el criterio de falla de Mohr-Coulomb, se puede hallar los parámetros de resistencia del suelo. 𝒔 = 𝑪 + 𝝈´ 𝐭𝐚𝐧 ∅ Donde: 𝜎´ = 𝑒𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝐶 = 𝑐𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛, 𝑜 𝑐𝑜ℎ𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 ∅ = á𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛
  • 13. COHESION ( C ) La cohesión del terreno es la cualidad por la cual las partículas del terreno se mantienen unidas en virtud de fuerzas internas, que dependen, entre otras cosas, del número de puntos de contacto que cada partícula tiene con sus vecinas. En consecuencia, la cohesión es mayor cuanto más finas son las partículas del terreno. Diferencias entre cohesión y adhesión La adhesión es causada por la atracción de la fase líquida sobre la superficie sólida. La cohesión en un terreno húmedo es provocada por las moléculas de la fase líquida que actúa como puente o membrana entre las partículas vecinas. Tanto la cohesión como la adhesión son influenciadas por el contenido de coloides inorgánicos, resultando de esta forma correlacionada con la plasticidad.
  • 14. Con el marco teórico de la cohesión se puede decir que las arcilla tendrán mayor cohesión ( C ) ya que sus partículas son las mas pequeñas.
  • 15.  ANGULO DE FRICCIÓN INTERNA ( ∅ ) Es la resistencia al deslizamiento causado por la fricción que hay entre las superficies de contacto de las partículas y de su densidad. Como los suelos granulares tienen superficies de contacto mayores y sus partículas, especialmente si son angulares, presentan una buena trabazón, tendrán fricciones internas altas. En cambio, los suelos finos las tendrán bajas.
  • 16. En la figura se observa que en (a) tiene mayo fuerza al deslizamiento ya que es un suelo angular, en (b) tiene meno fuerza de deslizamiento por tener textura redonda.
  • 17. PRUEBA DE CORTE DIRECTO La muestra se coloca en una caja de corte dividida en dos. Primero se aplica una fuerza normal a la muestra. Luego se aplica una fuerza de cortea la mitad superior de la caja para generar la falla de la muestra. Los esfuerzos normal y cortante de la falla son: 𝜎´ = 𝑁 𝐴 𝑠 = 𝑅 𝐴 El Angulo de fricción de la muestra puede determinarse trazando una gráfica de 𝑠 contra 𝜎´ como se muestra en (b).
  • 18. RESULTADOS DEL ENSAYO PARA UN ESFUERZO NORMAL DE CORTE = 0.5 KG/CM2
  • 19. RESULTADOS DEL ENSAYO PARA UN ESFUERZO NORMAL DE CORTE = 1 KG/CM2
  • 20. No se pudo realizar un ensayo para un esfuerzo normal de 1.5kg/cm2 pero se planteo hacer un promedio con los datos obtenidos anteriormente
  • 21. y = 0.5144x + 0.1596 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 EsfuersodeCorte(kg/cm2) Esfuerzo Normal (kg/cm2) ESFUERZO NORMAL - RESISTENCIA AL CORTE Series1 Lineal (Series1) y = 0.5904x - 0.003 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 EsfuersodeCorte(kg/cm2) Esfuerzo Normal (kg/cm2) ESFUERZO NORMAL - RESISTENCIA AL CORTE Series2 Lineal (Series2)
  • 22. 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 EsfuerzoCortante(kg/cm2) Deformación Horizontal (mm) DEFORMACION HORIZONTAL Muestra 01 Muestra 02 Muestra 03 -0.004 -0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 DeformaciónVertical(mm) Desplazamiento Horizontal (mm) DEFORMACION VERTICAL Muestra 01 Muestra 02 Muestra 03
  • 23. VISTA LATERAL DEL EQUIPO MOLDE PARA SELLARY COMPACTAR LA MUESTRA
  • 24. NOMBRE DEL EQUIPOY LA MARCA A LA QUE PERTENECE PESAS UTILIZADAS PARA DETERMINAR EL ESFUERZO NORMAL