El documento describe la interacción estática suelo-estructura en cimentaciones someras. Explica que este fenómeno estudia las deformaciones del terreno de cimentación afectadas por la presencia y rigidez de la estructura. También describe métodos para determinar los módulos de reacción del suelo y analizar la interacción suelo-estructura mediante el método de rigideces considerando la compatibilidad de deformaciones entre la estructura y el suelo.
El documento define y explica conceptos relacionados con el asentamiento elástico de suelos. Define el asentamiento elástico como la deformación elástica del suelo causada por cargas, dependiendo del módulo de elasticidad y relación de Poisson del suelo. Presenta ecuaciones para calcular el asentamiento elástico dependiendo del tipo de cimentación. También explica conceptos como la consolidación primaria y secundaria, y los factores del suelo como densidad, fricción interna, cohesión y permeabilidad que afectan el a
Distribucion de esfuerzos en la masa de un suelodiegoupt
El documento define los esfuerzos en la masa de un suelo y explica que existen esfuerzos interparticulares (σ') dentro del esqueleto mineral y esfuerzos (μ) dentro del fluido intersticial. Además, describe la importancia de conocer los esfuerzos inducidos por sobrecargas para calcular asentamientos y presenta diferentes tipos de carga como puntual, uniformemente repartida y distribuida de forma trapezoidal. Finalmente, incluye ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo de esfuerzos.
Módulo 2: ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN PAVIMENTOS ASFÁLTICOS - FERNANDO SÁNCH...Emilio Castillo
Este documento trata sobre los esfuerzos y deformaciones en pavimentos asfálticos. Explica diferentes sistemas de capas elásticas para modelar el comportamiento de pavimentos, incluyendo sistemas de una, dos y tres capas. También discute limitaciones de los modelos elásticos y introduce conceptos de modelos elásticos no lineales y viscoelásticos. Finalmente, menciona el método de elementos finitos y discretos para el análisis de esfuerzos y deformaciones en pavimentos.
MÓDULO 4: CARACTERIZACIÓN DEL TRÁNSITO - FERNANDO SÁNCHEZ SABOGALEmilio Castillo
Este documento presenta definiciones y conceptos relacionados con la caracterización del tránsito para el diseño de pavimentos. Define términos como tránsito promedio diario, vehículo comercial, vehículo liviano, entre otros. Explica la importancia de considerar el período de diseño, el cual depende de factores como el tipo de pavimento y la importancia de la vía. Finalmente, destaca la necesidad de caracterizar las cargas del tránsito debido a que este es heterogéneo, con diferentes tipos de vehículos,
Presión lateral de Tierras (EMPUJES) y Ensayo de Corte DirectoRenatoRicardoLiendoS
El ensayo de corte directo nos permite determinar los parámetros de resistencia del suelo (cohesión y ángulo de fricción), para aplicarlos en la determinación de los esfuerzos horizontales y empujes laterales.
Este documento introduce la distribución de esfuerzos en el suelo debido a diferentes tipos de cargas aplicadas a cimentaciones. Explica que Boussinesq desarrolló soluciones para la distribución de esfuerzos causados por una carga puntual y circular. Luego, extiende este análisis a cargas rectangulares usando un método basado en la teoría de Boussinesq. Finalmente, define el concepto de "bulbo de presiones" y cómo calcular los límites de este bulbo para diferentes configuraciones de carga.
Este documento describe las presiones efectivas y totales en suelos. Explica que la presión efectiva, que gobierna los cambios de volumen y resistencia de un suelo, es el esfuerzo correspondiente a la fase sólida y excluye la presión de agua. También presenta el principio de la presión efectiva de Terzaghi, que establece que la presión efectiva es igual a la presión total menos la presión de agua.
Este documento trata sobre la capacidad de carga y asentamientos elásticos en cimentaciones superficiales. Explica los diferentes tipos de falla que pueden ocurrir en la cimentación (falla general por corte, falla local por corte, falla por punzonamiento) y los factores que influyen en cada tipo de falla. También resume la teoría de Terzaghi sobre la capacidad de carga última y cómo calcularla para diferentes tipos de cimentaciones considerando parámetros del suelo como la cohesión, ángulo de fricción y nivel
El documento define y explica conceptos relacionados con el asentamiento elástico de suelos. Define el asentamiento elástico como la deformación elástica del suelo causada por cargas, dependiendo del módulo de elasticidad y relación de Poisson del suelo. Presenta ecuaciones para calcular el asentamiento elástico dependiendo del tipo de cimentación. También explica conceptos como la consolidación primaria y secundaria, y los factores del suelo como densidad, fricción interna, cohesión y permeabilidad que afectan el a
Distribucion de esfuerzos en la masa de un suelodiegoupt
El documento define los esfuerzos en la masa de un suelo y explica que existen esfuerzos interparticulares (σ') dentro del esqueleto mineral y esfuerzos (μ) dentro del fluido intersticial. Además, describe la importancia de conocer los esfuerzos inducidos por sobrecargas para calcular asentamientos y presenta diferentes tipos de carga como puntual, uniformemente repartida y distribuida de forma trapezoidal. Finalmente, incluye ejemplos numéricos para ilustrar el cálculo de esfuerzos.
Módulo 2: ESFUERZOS Y DEFORMACIONES EN PAVIMENTOS ASFÁLTICOS - FERNANDO SÁNCH...Emilio Castillo
Este documento trata sobre los esfuerzos y deformaciones en pavimentos asfálticos. Explica diferentes sistemas de capas elásticas para modelar el comportamiento de pavimentos, incluyendo sistemas de una, dos y tres capas. También discute limitaciones de los modelos elásticos y introduce conceptos de modelos elásticos no lineales y viscoelásticos. Finalmente, menciona el método de elementos finitos y discretos para el análisis de esfuerzos y deformaciones en pavimentos.
MÓDULO 4: CARACTERIZACIÓN DEL TRÁNSITO - FERNANDO SÁNCHEZ SABOGALEmilio Castillo
Este documento presenta definiciones y conceptos relacionados con la caracterización del tránsito para el diseño de pavimentos. Define términos como tránsito promedio diario, vehículo comercial, vehículo liviano, entre otros. Explica la importancia de considerar el período de diseño, el cual depende de factores como el tipo de pavimento y la importancia de la vía. Finalmente, destaca la necesidad de caracterizar las cargas del tránsito debido a que este es heterogéneo, con diferentes tipos de vehículos,
Presión lateral de Tierras (EMPUJES) y Ensayo de Corte DirectoRenatoRicardoLiendoS
El ensayo de corte directo nos permite determinar los parámetros de resistencia del suelo (cohesión y ángulo de fricción), para aplicarlos en la determinación de los esfuerzos horizontales y empujes laterales.
Este documento introduce la distribución de esfuerzos en el suelo debido a diferentes tipos de cargas aplicadas a cimentaciones. Explica que Boussinesq desarrolló soluciones para la distribución de esfuerzos causados por una carga puntual y circular. Luego, extiende este análisis a cargas rectangulares usando un método basado en la teoría de Boussinesq. Finalmente, define el concepto de "bulbo de presiones" y cómo calcular los límites de este bulbo para diferentes configuraciones de carga.
Este documento describe las presiones efectivas y totales en suelos. Explica que la presión efectiva, que gobierna los cambios de volumen y resistencia de un suelo, es el esfuerzo correspondiente a la fase sólida y excluye la presión de agua. También presenta el principio de la presión efectiva de Terzaghi, que establece que la presión efectiva es igual a la presión total menos la presión de agua.
Este documento trata sobre la capacidad de carga y asentamientos elásticos en cimentaciones superficiales. Explica los diferentes tipos de falla que pueden ocurrir en la cimentación (falla general por corte, falla local por corte, falla por punzonamiento) y los factores que influyen en cada tipo de falla. También resume la teoría de Terzaghi sobre la capacidad de carga última y cómo calcularla para diferentes tipos de cimentaciones considerando parámetros del suelo como la cohesión, ángulo de fricción y nivel
El documento describe los métodos para analizar la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, incluyendo los métodos de Bell, Terzaghi y Meyerhof. También discute los factores que influyen en la capacidad de carga, como la forma de la cimentación, la excentricidad y profundidad de la carga, y la profundidad del estrato resistente.
El documento presenta los conceptos teóricos sobre la distribución de esfuerzos en una masa de suelo. Introduce las soluciones de Boussinesq, Mindlin, Westergaard y Fröhlich para determinar los esfuerzos inducidos por cargas puntuales, áreas cargadas y estratos en el suelo basados en la teoría de elasticidad. Además, explica conceptos como el bulbo de presiones para describir la zona de mayor esfuerzo en el suelo.
El documento describe los conceptos de presión activa y pasiva en suelos. La presión activa ocurre cuando el suelo se extiende lateralmente, mientras que la presión pasiva ocurre cuando el suelo es comprimido lateralmente. El documento también explica cómo calcular estas presiones usando las ecuaciones de Rankine y Coulomb.
El documento describe los factores de seguridad utilizados en el cálculo de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales. Explica que el factor de seguridad se aplica a la capacidad de carga última bruta para determinar la capacidad de carga permisible bruta. También describe cómo se modifican las ecuaciones cuando hay presencia de agua subterránea y diferentes configuraciones del nivel freático. Finalmente, presenta factores comúnmente usados para considerar la forma, profundidad e inclinación de la carga en el cálculo de la
Este documento compara los métodos de Terzaghi y Meyerhof para calcular la capacidad de carga de cimientos. Según Terzaghi, la capacidad de carga última de una cimentación corrida es 2.82 kg/cm2, mientras que según Meyerhof es 7.82 kg/cm2. Ambos métodos arrojan que la carga actuante de 0.75 kg/cm2 es menor que la carga admisible. Sin embargo, el método de Meyerhof se considera más confiable y seguro. El documento concluye que conocer la capacidad de carga es fundamental para
Pavimento rigido y tipos de pavimentos rigidosWilder Luna
Este documento describe diferentes tipos de pavimentos rígidos o de concreto hidráulico. Incluye pavimentos de concreto simple sin o con pasadores, pavimentos de concreto armado con refuerzo no estructural o continuo, pavimentos compactados con rodillo, y pavimentos pre o postensados. Los pavimentos rígidos se caracterizan por su rigidez y distribución efectiva de las cargas, aunque tienen un costo inicial más alto que los pavimentos flexibles.
Este documento describe los criterios de diseño de cimentaciones. Explica que las cimentaciones distribuyen las cargas de la estructura hacia el suelo para evitar deformaciones excesivas. Detalla diferentes tipos de cimentaciones superficiales como zapatas, losas de cimentación y sus ventajas para terrenos poco homogéneos o con baja capacidad portante. También cubre criterios de diseño como el esfuerzo permisible transmitido, el factor de seguridad contra falla por capacidad portante y los movimientos permisibles basados en el asentamiento esper
1. El documento describe las propiedades estructurales y minerales de los suelos. Explica seis tipos de estructuras que pueden presentar los suelos como la estructura simple, panaloide, floculenta, compuesta, de castillo de naipes y dispersa. También describe las propiedades de tres tipos comunes de arcillas.
04.00 esfuerzos y deformaciones en pavimentos flexiblesJuan Soto
El documento describe los esfuerzos y deformaciones que ocurren en los pavimentos flexibles debido a las cargas de rueda. Explica la distribución de presiones de carga de rueda según el modelo de Boussinesq y proporciona ecuaciones para calcular los esfuerzos verticales, horizontales y de corte bajo la línea de carga. También cubre soluciones elásticas para una capa, incluidos métodos para calcular esfuerzos y deformaciones debidas a cargas puntuales y circulares.
Al someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, ésta es soportada inicialmente por el agua contenida en los poros. A medida que el agua drena de los poros del suelo, el incremento de carga es transmitido a la estructura del suelo. La transferencia de carga es acompañada por un cambio en el volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como consolidación.
Método aashto 93 para el diseño de pavimentos rigidosJonathan Fuentes
Este documento presenta una introducción al método AASHTO 93 para el diseño de pavimentos rígidos. Explica que el método AASHTO fue desarrollado en los Estados Unidos en la década de 1960 y ha introducido conceptos mecanicistas. También describe los principales elementos de un pavimento rígido como la subrasante, subbase y losa de concreto, e introduce los diferentes tipos de pavimentos rígidos, juntas y selladores. Finalmente, presenta los factores necesarios para el diseño de pavimentos rígidos seg
Este documento explica los conceptos de empujes activos y pasivos del suelo y cómo calcularlos. Define el empuje activo como la acción que ejerce el suelo cuando la estructura se desplaza hacia afuera, y el empuje pasivo como cuando la estructura se desplaza hacia adentro. Proporciona fórmulas para calcular los empujes unitarios horizontales en función de parámetros como el ángulo de fricción interno, la cohesión y los ángulos de la estructura. El objetivo es que los ingenieros puedan dise
Este documento presenta los modos de falla en cimentaciones según Vesic (1973): falla general por corte, falla local por corte y falla por punzonamiento. Explica la teoría de capacidad de carga de Terzaghi (1943), Skempton y Meyerhof, incluyendo factores de capacidad, superficies de falla y ecuaciones para calcular la carga última en cimentaciones. Finalmente, discute factores como la forma, inclinación de carga y resistencia al corte a lo largo de la superficie de falla.
Este documento proporciona información sobre la clasificación de suelos de fundación. Explica los métodos de exploración de campo como calicatas y trincheras para obtener muestras de suelo. También describe ensayos de laboratorio como contenido de humedad, límites líquido y plástico, y análisis granulométrico para determinar las propiedades de los suelos. Finalmente, introduce los sistemas SUCS y AASHTO para clasificar los suelos de acuerdo a sus propiedades.
Este documento describe el procedimiento y análisis de un ensayo de consolidación realizado en una muestra de arcilla. El ensayo implicó someter la muestra a incrementos de carga en un consolidómetro y medir los asentamientos resultantes en función del tiempo para determinar parámetros como el índice de compresión, coeficiente de compresibilidad y permeabilidad. Los resultados mostraron que la muestra era impermeable y correspondía a una arcilla, con un coeficiente de permeabilidad de 1.68x10-9 cm2/s.
Este documento describe los tipos de cimentaciones superficiales y profundas. Las cimentaciones superficiales incluyen zapatas aisladas, combinadas y corridas, así como losas de cimentación. Las cimentaciones profundas son pilotes, muros pantalla y pozos de cimentación. Explica los procesos constructivos, aplicaciones y posibles fallas de ambos tipos. El objetivo es que los estudiantes reconozcan el tipo de cimentación requerido según el terreno.
Este documento presenta varios ejercicios sobre la consolidación de suelos. Incluye ejercicios de clase sobre el cálculo del asentamiento por consolidación primaria de una fundación y la relación de vacíos al final de la consolidación. También presenta 9 ejercicios propuestos sobre diferentes escenarios de consolidación de suelos, con el objetivo de calcular propiedades como el asentamiento, el tiempo requerido y el coeficiente de consolidación. Finalmente, incluye una bibliografía de referencia sobre mecánica de suelos y ciment
El documento trata sobre los diferentes tipos de asentamiento que ocurren en los suelos debido a la aplicación de cargas. Explica que el asentamiento total es la suma de tres componentes: asentamiento instantáneo, consolidación primaria y consolidación secundaria. Describe cada uno de estos tipos de asentamiento y los factores que los afectan como la naturaleza del suelo, la carga aplicada y el tiempo. También menciona métodos para medir y predecir el asentamiento a través de pruebas de laboratorio y teorías geoté
El documento describe los tipos de cimentaciones superficiales para estructuras de concreto armado. Explica que las cimentaciones distribuyen las cargas de las columnas y muros al terreno para reducir los esfuerzos. Detalla que las cimentaciones más comunes son zapatas individuales para columnas, zapatas combinadas para varias columnas, y cimientos corridos para muros. También cubre conceptos como la presión del suelo y cómo afecta el tipo de terreno.
Este documento describe las propiedades y características de los materiales utilizados en la construcción de carreteras. Explica que la subrasante es la capa inferior que soporta la estructura de pavimento. Luego describe las propiedades físicas e ingenieriles ideales para la subrasante y los requisitos para los materiales utilizados. También cubre la clasificación de suelos, el ensayo CBR para medir la resistencia al soporte y cómo se usan los resultados de CBR en el diseño de carreteras.
Capítulo 5 distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas.desbloqueadoCarlos Mejia
Este documento trata sobre la distribución de esfuerzos en el suelo debido a diferentes tipos de cargas aplicadas a cimentaciones. Explica que Boussinesq desarrolló modelos para calcular la distribución de esfuerzos causados por una carga puntual, circular y rectangular. Para cada tipo de carga, presenta ecuaciones y diagramas que muestran cómo se distribuyen los esfuerzos en el suelo con la profundidad y distancia lateral de la carga. También introduce el concepto de "bulbo de presiones" para describir la zona del su
Este documento describe los elementos y el diseño de zapatas continuas. Se caracterizan por tener una dimensión muy grande en la dirección longitudinal comparada con la transversal. El diseño incluye dimensionar la zapata en planta y en elevación en ambas direcciones. Las dimensiones mínimas de volado, separación de columnas y peralte dependen del módulo de balasto K30 del suelo, según gráficas presentadas.
El documento describe los métodos para analizar la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, incluyendo los métodos de Bell, Terzaghi y Meyerhof. También discute los factores que influyen en la capacidad de carga, como la forma de la cimentación, la excentricidad y profundidad de la carga, y la profundidad del estrato resistente.
El documento presenta los conceptos teóricos sobre la distribución de esfuerzos en una masa de suelo. Introduce las soluciones de Boussinesq, Mindlin, Westergaard y Fröhlich para determinar los esfuerzos inducidos por cargas puntuales, áreas cargadas y estratos en el suelo basados en la teoría de elasticidad. Además, explica conceptos como el bulbo de presiones para describir la zona de mayor esfuerzo en el suelo.
El documento describe los conceptos de presión activa y pasiva en suelos. La presión activa ocurre cuando el suelo se extiende lateralmente, mientras que la presión pasiva ocurre cuando el suelo es comprimido lateralmente. El documento también explica cómo calcular estas presiones usando las ecuaciones de Rankine y Coulomb.
El documento describe los factores de seguridad utilizados en el cálculo de la capacidad de carga de cimentaciones superficiales. Explica que el factor de seguridad se aplica a la capacidad de carga última bruta para determinar la capacidad de carga permisible bruta. También describe cómo se modifican las ecuaciones cuando hay presencia de agua subterránea y diferentes configuraciones del nivel freático. Finalmente, presenta factores comúnmente usados para considerar la forma, profundidad e inclinación de la carga en el cálculo de la
Este documento compara los métodos de Terzaghi y Meyerhof para calcular la capacidad de carga de cimientos. Según Terzaghi, la capacidad de carga última de una cimentación corrida es 2.82 kg/cm2, mientras que según Meyerhof es 7.82 kg/cm2. Ambos métodos arrojan que la carga actuante de 0.75 kg/cm2 es menor que la carga admisible. Sin embargo, el método de Meyerhof se considera más confiable y seguro. El documento concluye que conocer la capacidad de carga es fundamental para
Pavimento rigido y tipos de pavimentos rigidosWilder Luna
Este documento describe diferentes tipos de pavimentos rígidos o de concreto hidráulico. Incluye pavimentos de concreto simple sin o con pasadores, pavimentos de concreto armado con refuerzo no estructural o continuo, pavimentos compactados con rodillo, y pavimentos pre o postensados. Los pavimentos rígidos se caracterizan por su rigidez y distribución efectiva de las cargas, aunque tienen un costo inicial más alto que los pavimentos flexibles.
Este documento describe los criterios de diseño de cimentaciones. Explica que las cimentaciones distribuyen las cargas de la estructura hacia el suelo para evitar deformaciones excesivas. Detalla diferentes tipos de cimentaciones superficiales como zapatas, losas de cimentación y sus ventajas para terrenos poco homogéneos o con baja capacidad portante. También cubre criterios de diseño como el esfuerzo permisible transmitido, el factor de seguridad contra falla por capacidad portante y los movimientos permisibles basados en el asentamiento esper
1. El documento describe las propiedades estructurales y minerales de los suelos. Explica seis tipos de estructuras que pueden presentar los suelos como la estructura simple, panaloide, floculenta, compuesta, de castillo de naipes y dispersa. También describe las propiedades de tres tipos comunes de arcillas.
04.00 esfuerzos y deformaciones en pavimentos flexiblesJuan Soto
El documento describe los esfuerzos y deformaciones que ocurren en los pavimentos flexibles debido a las cargas de rueda. Explica la distribución de presiones de carga de rueda según el modelo de Boussinesq y proporciona ecuaciones para calcular los esfuerzos verticales, horizontales y de corte bajo la línea de carga. También cubre soluciones elásticas para una capa, incluidos métodos para calcular esfuerzos y deformaciones debidas a cargas puntuales y circulares.
Al someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, ésta es soportada inicialmente por el agua contenida en los poros. A medida que el agua drena de los poros del suelo, el incremento de carga es transmitido a la estructura del suelo. La transferencia de carga es acompañada por un cambio en el volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como consolidación.
Método aashto 93 para el diseño de pavimentos rigidosJonathan Fuentes
Este documento presenta una introducción al método AASHTO 93 para el diseño de pavimentos rígidos. Explica que el método AASHTO fue desarrollado en los Estados Unidos en la década de 1960 y ha introducido conceptos mecanicistas. También describe los principales elementos de un pavimento rígido como la subrasante, subbase y losa de concreto, e introduce los diferentes tipos de pavimentos rígidos, juntas y selladores. Finalmente, presenta los factores necesarios para el diseño de pavimentos rígidos seg
Este documento explica los conceptos de empujes activos y pasivos del suelo y cómo calcularlos. Define el empuje activo como la acción que ejerce el suelo cuando la estructura se desplaza hacia afuera, y el empuje pasivo como cuando la estructura se desplaza hacia adentro. Proporciona fórmulas para calcular los empujes unitarios horizontales en función de parámetros como el ángulo de fricción interno, la cohesión y los ángulos de la estructura. El objetivo es que los ingenieros puedan dise
Este documento presenta los modos de falla en cimentaciones según Vesic (1973): falla general por corte, falla local por corte y falla por punzonamiento. Explica la teoría de capacidad de carga de Terzaghi (1943), Skempton y Meyerhof, incluyendo factores de capacidad, superficies de falla y ecuaciones para calcular la carga última en cimentaciones. Finalmente, discute factores como la forma, inclinación de carga y resistencia al corte a lo largo de la superficie de falla.
Este documento proporciona información sobre la clasificación de suelos de fundación. Explica los métodos de exploración de campo como calicatas y trincheras para obtener muestras de suelo. También describe ensayos de laboratorio como contenido de humedad, límites líquido y plástico, y análisis granulométrico para determinar las propiedades de los suelos. Finalmente, introduce los sistemas SUCS y AASHTO para clasificar los suelos de acuerdo a sus propiedades.
Este documento describe el procedimiento y análisis de un ensayo de consolidación realizado en una muestra de arcilla. El ensayo implicó someter la muestra a incrementos de carga en un consolidómetro y medir los asentamientos resultantes en función del tiempo para determinar parámetros como el índice de compresión, coeficiente de compresibilidad y permeabilidad. Los resultados mostraron que la muestra era impermeable y correspondía a una arcilla, con un coeficiente de permeabilidad de 1.68x10-9 cm2/s.
Este documento describe los tipos de cimentaciones superficiales y profundas. Las cimentaciones superficiales incluyen zapatas aisladas, combinadas y corridas, así como losas de cimentación. Las cimentaciones profundas son pilotes, muros pantalla y pozos de cimentación. Explica los procesos constructivos, aplicaciones y posibles fallas de ambos tipos. El objetivo es que los estudiantes reconozcan el tipo de cimentación requerido según el terreno.
Este documento presenta varios ejercicios sobre la consolidación de suelos. Incluye ejercicios de clase sobre el cálculo del asentamiento por consolidación primaria de una fundación y la relación de vacíos al final de la consolidación. También presenta 9 ejercicios propuestos sobre diferentes escenarios de consolidación de suelos, con el objetivo de calcular propiedades como el asentamiento, el tiempo requerido y el coeficiente de consolidación. Finalmente, incluye una bibliografía de referencia sobre mecánica de suelos y ciment
El documento trata sobre los diferentes tipos de asentamiento que ocurren en los suelos debido a la aplicación de cargas. Explica que el asentamiento total es la suma de tres componentes: asentamiento instantáneo, consolidación primaria y consolidación secundaria. Describe cada uno de estos tipos de asentamiento y los factores que los afectan como la naturaleza del suelo, la carga aplicada y el tiempo. También menciona métodos para medir y predecir el asentamiento a través de pruebas de laboratorio y teorías geoté
El documento describe los tipos de cimentaciones superficiales para estructuras de concreto armado. Explica que las cimentaciones distribuyen las cargas de las columnas y muros al terreno para reducir los esfuerzos. Detalla que las cimentaciones más comunes son zapatas individuales para columnas, zapatas combinadas para varias columnas, y cimientos corridos para muros. También cubre conceptos como la presión del suelo y cómo afecta el tipo de terreno.
Este documento describe las propiedades y características de los materiales utilizados en la construcción de carreteras. Explica que la subrasante es la capa inferior que soporta la estructura de pavimento. Luego describe las propiedades físicas e ingenieriles ideales para la subrasante y los requisitos para los materiales utilizados. También cubre la clasificación de suelos, el ensayo CBR para medir la resistencia al soporte y cómo se usan los resultados de CBR en el diseño de carreteras.
Capítulo 5 distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas.desbloqueadoCarlos Mejia
Este documento trata sobre la distribución de esfuerzos en el suelo debido a diferentes tipos de cargas aplicadas a cimentaciones. Explica que Boussinesq desarrolló modelos para calcular la distribución de esfuerzos causados por una carga puntual, circular y rectangular. Para cada tipo de carga, presenta ecuaciones y diagramas que muestran cómo se distribuyen los esfuerzos en el suelo con la profundidad y distancia lateral de la carga. También introduce el concepto de "bulbo de presiones" para describir la zona del su
Este documento describe los elementos y el diseño de zapatas continuas. Se caracterizan por tener una dimensión muy grande en la dirección longitudinal comparada con la transversal. El diseño incluye dimensionar la zapata en planta y en elevación en ambas direcciones. Las dimensiones mínimas de volado, separación de columnas y peralte dependen del módulo de balasto K30 del suelo, según gráficas presentadas.
El documento describe los conceptos fundamentales de la distribución de esfuerzos en el suelo, incluyendo la teoría de la elasticidad, los bulbos de presión, y los esfuerzos causados por diferentes tipos de cargas aplicadas al suelo como cargas puntuales, distribuidas uniformemente, lineales y corridas. También explica los conceptos de capacidad de carga del suelo, teorías de Terzaghi y Skempton sobre capacidad de carga, y métodos para determinar la capacidad de carga admisible y de trabajo para diferentes tipos de suel
El documento resume los conceptos fundamentales de las cimentaciones superficiales, incluyendo las teorías de capacidad portante, mecanismos de falla, y factores que afectan la resistencia al corte, como la profundidad, forma, inclinación de cargas, y propiedades del suelo como el ángulo de fricción. Explica las teorías de Prandtl, Reissner, Terzaghi, Meyerhof y Vesic sobre la determinación de la capacidad de carga de diferentes tipos de cimentaciones.
Este documento describe los conceptos fundamentales del esfuerzo cortante del suelo. Explica la ecuación de Coulomb para la resistencia al corte, así como los parámetros de cohesión, ángulo de fricción interna y esfuerzo normal. También describe el ensayo de corte directo, incluyendo los materiales, métodos y resultados obtenidos para dos tipos de arena. El documento concluye que la resistencia depende de la densidad y tensión efectiva del suelo.
1. El documento describe los elementos y el diseño de una losa de cimentación o platea. Explica que una platea se usa para edificaciones altas o con sótanos, y consiste en una losa de concreto armado colocada sobre ambos lechos superior e inferior. 2. Detalla los pasos para calcular el espesor requerido considerando punzonamiento, longitud de desarrollo y distribución de presiones, así como el modelo estructural y cálculo de esfuerzos. 3. Explica el diseño como una viga continua, calculando es
Diseno de plateas_de_cimentacion._raft_fWilson vils
Este documento describe los pasos para diseñar una platea de cimentación. Explica que una platea se usa para edificios altos o con sótanos, y consiste en una losa de concreto armado colocada sobre ambos lechos superior e inferior. Luego detalla los elementos de una platea, cómo calcular su espesor considerando punzonamiento, longitud de desarrollo y distribución de presiones, y cómo modelarla estructuralmente. Finalmente, cubre el cálculo de esfuerzos, diseño como viga continua y cálculo del ac
Este documento trata sobre las cimentaciones superficiales y su capacidad de carga última. Explica tres tipos de falla que pueden ocurrir en el suelo bajo una cimentación: falla general por corte, falla local por corte y falla por corte por punzonamiento. También presenta la teoría de Terzaghi para evaluar la capacidad de carga última, la cual depende de la cohesión, peso específico y ángulo de fricción del suelo, así como la profundidad y dimensiones de la cimentación. Incluye grá
El documento describe los métodos para calcular la capacidad de carga de cimentaciones superficiales, incluyendo el método de Prandtl, el método de Terzaghi y las fórmulas de Meyerhof y Hansen. El método de Terzaghi mejoró el método de Prandtl al considerar las características efectivas del suelo y la obra de cimentación. Las fórmulas posteriores introdujeron factores de forma adicionales para una estimación más precisa de la capacidad de carga.
1. El documento describe la teoría de la capacidad de carga desarrollada por Terzaghi, incluyendo su modelo de mecanismo de falla. 2. Posteriormente, Meyerhof realizó modificaciones a la teoría incorporando la consideración de esfuerzos cortantes por encima del nivel de desplante. 3. También se describen factores adicionales como los de forma, profundidad y nivel freático que afectan las ecuaciones de la capacidad de carga.
Este documento describe dos métodos para calcular el coeficiente de balasto, que representa la rigidez del suelo. El primer método usa resultados de ensayos de placa de carga, y el segundo determina los parámetros del suelo como el módulo de deformación y la tensión admisible y usa fórmulas para calcular el coeficiente de balasto. También proporciona detalles sobre cómo calcular el coeficiente de balasto para diferentes tipos de cimentaciones como zapatas y losas.
Este documento discute la definición de coeficientes de balasto vertical y horizontal para el diseño de fundaciones. Explica que estos coeficientes no son propiedades intrínsecas del suelo, sino que dependen de las dimensiones de la fundación y las propiedades del suelo. Para el caso vertical, define el coeficiente como la pendiente de la línea que une el origen con el punto correspondiente a un asentamiento de 1,27 mm para una placa de 30 cm. Para estimarlo, se presentan fórmulas que consideran el módulo de elasticidad del suelo y
Este documento presenta diferentes modelos para calcular el módulo de reacción de subrasante (k), un parámetro que permite estimar las deformaciones y esfuerzos en la interfaz suelo-estructura. Inicialmente, se describen soluciones analíticas para medios semi-infinitos homogéneos, asumiendo cargas circulares o rectangulares. Luego, se discuten métodos para medios heterogéneos, incluyendo variación lineal de parámetros o capas horizontales de suelo. Finalmente, se detalla el método de Stein
Este documento trata sobre incrementos de esfuerzos en el suelo y cimentaciones superficiales. Explica cómo se calculan los incrementos de esfuerzo vertical debido a diferentes tipos de carga aplicada al suelo, como cargas puntuales, de línea, de franja, circulares y rectangulares. También describe métodos para calcular la capacidad de carga última de cimentaciones superficiales, incluyendo factores que afectan la capacidad como la forma, profundidad e inclinación de la carga. Además, cubre cómo calcular asentamientos en
El documento trata sobre conceptos básicos relacionados con la capacidad de carga de los suelos y las teorías para determinarla. Explica que los suelos pueden ser compresibles y no compresibles, y describe las teorías de Terzaghi, Meyerhof, Brinch Hansen y Vesic para calcular la capacidad de carga última de cimentaciones superficiales. También menciona ensayos como el triaxial, corte directo y penetración estándar para determinar la resistencia de los suelos.
Documento que describe cómo determinar los valores del coeficiente de balasto horizontal en suelos granulares y cohesivos, en función de los resultados del ensayo SPT.
Este documento trata sobre el coeficiente de balasto o módulo de reacción del suelo. Explica que este parámetro relaciona la tensión transmitida al suelo por una placa rígida con la deformación o penetración de la misma. Luego describe cómo calcular el coeficiente de balasto para suelos cohesivos, granulares y arcillosos blandos, incluyendo fórmulas y ejemplos. Finalmente, presenta ejercicios de aplicación y bibliografía sobre el tema.
Este documento presenta los conceptos básicos para calcular el empuje de los suelos sobre estructuras de retención según la teoría de Rankine. Explica que el empuje depende de la naturaleza del suelo y del tipo de estructura. Describe los estados límites activo y pasivo de Rankine y cómo se relacionan las tensiones principales en cada estado. Proporciona fórmulas y diagramas para calcular el empuje activo y pasivo tanto en arenas como en arcillas, considerando la profundidad, cohesión,
Este documento describe el análisis de la estabilidad de taludes. Explica que un talud es una superficie de terreno con pendiente y que los ingenieros deben verificar la seguridad de taludes naturales y construidos mediante el cálculo del factor de seguridad. Luego, detalla diferentes métodos para calcular el factor de seguridad de taludes infinitos y finitos, con y sin infiltración.
Este documento presenta información sobre el cálculo de empujes de suelos. Explica conceptos clave como empuje activo, pasivo y en reposo, y factores que influyen en el empuje como el ángulo de rozamiento del suelo y la inclinación del talud. Además, resume tres teorías para calcular empujes: la teoría de Rankine, basada en estados de plastificación; la teoría de Coulomb, que considera una cuña de suelo deslizando; y el método de Culmann, asumiendo
La energía radiante es una forma de energía que
se transmite en forma de ondas
electromagnéticas esta energía se propaga a
través del vacío y de ciertos medios materiales y
es fundamental en una variedad naturales y
tecnológicos
ESPERAMOS QUE ESTA INFOGRAFÍA SEA UNA HERRAMIENTA ÚTIL Y EDUCATIVA QUE INSPIRE A MÁS PERSONAS A ADENTRARSE EN EL APASIONANTE CAMPO DE LA INGENIERÍA CIVIŁ. ¡ACOMPAÑANOS EN ESTE VIAJE DE APRENDIZAJE Y DESCUBRIMIENTO
2. La interacción suelo-estructura es aquella parte de la
ingeniería que estudia las deformaciones del terreno
de cimentación cuando éstas se ven afectadas por la
presencia y rigidez de la propia estructura. La
influencia de la estructura puede ser en condiciones
estáticas, lo cual es tratado por la interacción estática
suelo-estructura, o puede ser en condiciones
dinámicas, lo cual cae en el campo de la interacción
dinámica suelo-estructura.
3. Se conocen como métodos de interacción
estática suelo-estructura aquellos procedi-
mientos que para el cálculo de las deforma-
ciones del terreno de cimentación toman en
cuenta la rigidez de la estructura. Todos estos
métodos están basados en el principio de que
en el contacto cimiento-terreno los desplaza-
mientos tanto de la subestructura como los del
terreno son iguales, es decir, existe compati-
bilidad de deformaciones entre estructura y
suelo.
4. En términos generales, el procedimiento de
cálculo para la interacción suelo-estructura
consiste en tres pasos: (a) se calculan los
desplazamientos de la subestructura, (b) se
calculan los desplazamientos del terreno de
cimentación, y (c) se establece la compatibi-
lidad de deformaciones entre estructura y
suelo.
5. Podemos distinguir dos clases de situaciones en relación con la
interacción: (i) cuando los cimientos están suficientemente
separados, de tal forma que la carga sobre un apoyo no ejerce
influencia sobre los desplazamientos de los apoyos vecinos (este
fenómeno se presenta usualmente en zapatas aisladas), y (ii)
cuando se trata de un cimiento continuo donde el desplazamiento
de un punto de dicho cimiento está afectado por la carga repartida
en toda la subestructura (es el caso de zapatas corridas o losas de
cimentación).
6. Definamos el módulo de reacción o rigidez lineal vertical de un
cimiento de la siguiente forma
Kv = Qv/δv (1)
donde Qv es la fuerza vertical aplicada al cimiento y δv es el
asentamiento vertical ocasionado por Qv.
Se define la rigidez lineal horizontal de un cimiento
Kh = Qh/δh (2)
donde Qh es la fuerza horizontal aplicada al cimiento y δh es el
desplazamiento horizontal producido por Qh.
7. Se define la rigidez a la rotación de un cimiento
Kr = M/θ (3)
donde M es el momento aplicado al cimiento y θ
el ángulo –en radianes- producido por dicho
momento.
8. Utilizaremos el método de rigideces para el análisis de la
estructura (véase el anexo 1), en el que se debe cumplir
K δ + Pe + Pc = 0 (4)
donde
K = matriz de rigidez de la estructura
δ = vector de desplazamientos
Pe = vector de cargas de empotramiento
Pc = vector de cargas concentradas
9. La rigidez del terreno de cimentación se puede incluir en el
vector de cargas concentradas Pc, de la siguiente forma:
las fuerzas Qv, Qh y M se pueden obtener con las ecs 1 a 3
Qv = Kv δv (5)
Qh = Kh δh (6)
M = Kr θ (7)
10.
11.
12.
13. Determinación de los módulos de reacción del suelo
La determinación de las rigideces Kv, Kh y Kr se lleva a cabo
usando su definición dada por las ecs 1 a 3. Por ejemplo, el
módulo Kv se obtiene aplicando a la zapata una carga vertical Qv y
calculando el asentamiento que produce dicha carga.
Dado el carácter no lineal de los suelos, es necesario que tanto la
carga sobre el cimiento, como sus dimensiones, sean lo más
cercano posible a sus magnitudes definitivas en la estructura,
pues de otro modo la determinación de las rigideces será sólo
aproximada.
14. Ejemplo
Determinar la rigidez lineal vertical Kv de la zapata de la fig E-1, utilizando para
ello la fórmula
de Burland y Burbridge.
El subsuelo está formado por una arena normalmente cargada, N = 15 golpes.
Solución
El asentamiento en milímetros de la zapata está dado por (Burland y Burbridge,
1985):
δ = qn B0.7 Ic
Ic = 1.17/N1.4
qn = incremento neto de presión, en kPa
B = ancho de la cimentación, en metros
Sustituyendo valores
qn = 26/1.7(2) = 7.647 t/m2 = 74.995 kPa
Ic = 0.0264
B = 1.7 m
δ = 2.870 mm = 0.00287 m
El módulo Kv vale (ec 1)
Kv = 26/0.00287 = 9059.2 t/m
15.
16. La teoría de la elasticidad proporciona los siguientes valores de los
módulos de reacción, para un cimiento somero de planta circular
Kv = 2ER/(1-ν2) (12)
Kh = 32(1-ν)GR/(7-8ν) (13)
Kr = 8GR3/3(1-ν) (14)
Estas fórmulas se pueden usar en zapatas rectangulares cuando B < L
< 2.5B, mediante el siguiente artificio:
Sea A = BL el área del cimiento rectangular,
R = √ A/π (15)
Para calcular Kv y Kh usamos las ecs 12 y 13 con R obtenida de la ec 15.
17. Sea I = momento de inercia del cimiento alrededor del eje
que se desea calcular Kr
R = 4√ 4I/π (16)
Kr se computa con la ec 14, con R obtenida de la ec 16.
Por lo ya señalado antes, los cálculos de los módulos de
reacción con las ecs 12 a 14 son sólo aproximados, pues
el comportamiento real de los suelos es no lineal.
18. Otra forma aproximada de obtener los módulos de reacción es mediante la
realización de pruebas de placa (Zeevaert, 1973). Sea kv el módulo de
rigidez unitario, definido como
kv = Qv/δvA (17)
Siendo A = área del cimiento.
Si ks1 es el módulo de rigidez vertical determinado con una prueba de placa
de un pie de lado, se puede emplear la siguiente fórmula (Terzaghi, 1955)
kv = ks1 [(B+0.3)/2B]2 (18)
donde B es el ancho de la zapata en metros. En el caso de arcillas
kv = ks1 [(n+0.5)/1.5n)] (19)
donde n = L/B, siendo L la longitud del cimiento.
19.
20. Sea un cimiento totalmente flexible con carga uniforme
apoyado en un suelo cohesivo totalmente saturado. El
asentamiento a largo plazo toma la forma indicada en la fig
7a (Sowers, 1962); el diagrama de reacción del terreno en
este caso es igual al de la carga, es decir, la reacción es
uniforme. Si dicho cimiento se apoya sobre un suelo
friccionante, el asentamiento se distribuye como se indica
en la fig 7b (Sowers, 1962); por ser el cimiento totalmente
flexible, la reacción del suelo es también uniforme.
21.
22. Sea ahora una placa de una rigidez infinita apoyada en una
arcilla totalmente saturada (fig 8a). El hundimiento es
uniforme, pero el diagrama de reacción a largo plazo toma
la forma indicada en la fig 8a (Sowers, 1962). Si la placa se
apoya sobre un suelo friccionante, el diagrama de reacción
toma la forma de la fig 8b (Sowers, 1962).
Vemos entonces que los diagramas de asentamientos y de
reacciones del terreno dependen de la clase de suelo y de la
rigidez de la estructura. Un cimiento real puede quedar
entre los dos casos extremos señalados, pues su rigidez no
necesariamente es nula o infinita.
23.
24. Interacción suelo-zapata corrida
Consideremos un marco estructural con una cimentación a base de una zapata corrida
(fig 9a), en el cual se trata de obtener los diagramas de asentamientos y de reacciones
del terreno de cimentación (fig 9, b y c).
Comencemos con el diagrama de reacciones. En el caso general, la forma del
diagrama es diferente de una reacción uniforme (fig 9b). Sustituyamos la curva de
reacción del terreno por una serie de reacciones uniformes r1, r2, ... , rn (fig 10a); el
análisis estructural lo llevamos a cabo utilizando el método de rigideces,
considerando las reacciones ri como incógnitas. A continuación, aplicando la tercera
ley de Newton, aplicamos las cargas ri sobre el terreno (fig 10b), y obtenemos los
hundimientos de éste en función de las ri, empleando el método de Chamecki (1956).
El problema de la interacción se resuelve estableciendo la compatibilidad de
deformaciones entre estructura y suelo, es decir, si el suelo está en contacto con la
estructura de cimentación, las deformaciones de ambos medios deben ser iguales.
26. Zapata
corrida
r4
r3 r5
r2 r6
r1 r7
(a) REACCIONES DEL TERRENO
r1 r7
r2 r6
r3 r5
r4
r7
(b) CARGAS SOBRE EL TERRENO
CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA Y EL SUELO
FIGURA 10
27. El incremento de esfuerzo vertical vale
σzijk = Izijk rkdk/ak (21)
donde Izijk es el valor de influencia vertical, el cual es igual al esfuerzo normal
vertical en el punto ij, producido por una presión unitaria actuando en el área ak
(Zeevaert, 1973).
Los esfuerzos normales vertical y horizontales se obtienen aplicando la ec 21
para todas las cargas rk, es decir
nr
σzij = Σ Izijk rkdk/ak (24)
k=1
nr
σxij = Σ Ixijk rkdk/ak (25)
k=1
nr
σyij = Σ Iyijk rkdk/ak (26)
k=1
28.
29. Comportamiento lineal
En forma aproximada, se puede resolver la interacción considerando que la deformación
bajo el punto i de un estrato de suelo de espesor Hj está dada por
δij = (Hj/Eij) [σzij - ν(σxij +σyij)] (47)
donde Eij es el módulo de deformación del suelo y ν su relación de Poisson.
Sustituyendo las ecs 24 a 26 en la ec 47
nr
δij = (Hj/Eij) Σ [ Izijk-ν(Ixijk+Iyijk) ] rkdk/ak
k=1
Sea Iijk = Izijk-ν(Ixijk+Iyijk) (48)
nr
δij = (Hj/Eij) Σ Iijk rkdk/ak
k=1
Tomando en cuenta todos los estratos de subsuelo, y una posible deformación previa δoi, la
deformación del punto i es
ne nr
δi = δoi + Σ (Hj/Eij) Σ Iijk rkdk/ak (49)
j=1 k=1
30. En el suelo, desarrollamos la ec 49 para i = 1:
δ1 = (H1/E11) (I111r1d1/a1 + I112r2d2/a2 + I113r3d3/a3)
+ (H12/E12) (I121r1d1/a1 + I122r2d2/a2 + I123r3d3/a3)
En la tabla 11 se muestran los valores de influencia para este
problema.
31. 3.2 m 3.2 m
2 m
PLANTA
En la estructura:
35 t 50 t 35 t E = 1,130,000 t/m2
I = 0.05163 m4
3.7 t/m 0.5 m
Estrato 1 0.8 m
Estrato 2 1.6 m
Roca
ELEVACIÓN
CARACTERÍSTICAS DE ESTRUCTURA Y
TERRENO DE CIMENTACIÓN (EJEMPLO 3)
FIGURA 13
32.
33.
34. 3.2 m 3.2 m
Área 1 Área 2 Área 3
1 2 3 2 m
1.6 m 3.2 m 1.6 m
PLANTA
0.5 m
Estrato 1 (1,1) (2,1) (3,1) 0.8 m
Estrato 2 (1,2) (2,2) (3,2) 1.6 m
Roca
ELEVACIÓN
CÁLCULO DE LOS VALORES DE INFLUENCIA (EJEMPLO 3)
FIGURA 16
35. Comportamiento lineal
En forma aproximada, se puede resolver la interacción considerando que la deformación
bajo el punto i de un estrato de suelo de espesor Hj está dada por
δij = (Hj/Eij) [σzij - ν(σxij +σyij)] (47)
donde Eij es el módulo de deformación del suelo y ν su relación de Poisson.
Sustituyendo las ecs 24 a 26 en la ec 47
nr
δij = (Hj/Eij) Σ [ Izijk-ν(Ixijk+Iyijk) ] rkdk/ak
k=1
Sea Iijk = Izijk-ν(Ixijk+Iyijk) (48)
nr
δij = (Hj/Eij) Σ Iijk rkdk/ak
k=1
Tomando en cuenta todos los estratos de subsuelo, y una posible deformación previa δoi, la
deformación del punto i es
ne nr
δi = δoi + Σ (Hj/Eij) Σ Iijk rkdk/ak (49)
j=1 k=1
36. 3.2 m 3.2 m
2 m
(a) PLANTA
En la estructura:
35 t 50 t 35 t E = 1,130,000 t/m2
I = 0.05163 m4
3.7 t/m 0.5 m
NAF
Estrato 1 Eu = 500 t/m2 Arcilla totalmente saturado 0.8 m
Estrato 2 Eu = 560 t/m2 Arcilla totalmente saturado 1.6 m
Roca
(b) ELEVACIÓN
CARACTERÍSTICAS DE ESTRUCTURA Y
TERRENO DE CIMENTACIÓN (EJEMPLO 4)
FIGURA 17
37. En el suelo, desarrollamos la ec 49 para i = 1:
δ1 = (H1/E11) (I111r1d1/a1 + I112r2d2/a2 + I113r3d3/a3)
+ (H12/E12) (I121r1d1/a1 + I122r2d2/a2 + I123r3d3/a3)
En la tabla 11 se muestran los valores de influencia para este problema.
43. Interacción estructura-suelo plástico parcialmente
saturado
En un suelo plástico parcialmente saturado, además
de los asentamientos producidos por las cargas de
una estructura, se presentan deformaciones debidas a
cambios de humedad en el suelo. Un ejemplo de esta
clase de fenómeno lo constituyen las arcillas
expansivas, que sufren fuertes cambios volumétricos
al variar su humedad natural.
44.
45. Habíamos obtenido:
δ1 = 0.000817668 r1 + 0.0000349723 r2 (55)
δ2 = 0.0000634471 r1 + 0.00163405 r2 (56)
Resolviendo el sistema de ecuaciones 52 a 56 obtenemos
δ1 = 0.021759 m, δ2 = 0.020075 m
θ4 = 0.0010381
r1 = 26.129 t/m, r2 = 11.271 t/m
Supongamos que por un aumento de humedad en el suelo, en campo libre
la arcilla sufre una expansión de 3 cm en los puntos 1 y 3, y de 5 cm en el
punto 2 (fig 16). Aplicando la ec 49 en las ecs 55 y 56 obtenemos
δ1=-0.03+0.000817668r1+0.0000349723r2 (57)
δ2 =-0.05+0.0000634471r1+0.00163405r2 (58)
Resolviendo el sistema de ecuaciones 52, 53, 54, 57 y 58
δ1 = -0.013950 m, δ2 = -0.018469 m
θ4 = 0.0020384
r1 = 18.835 t/m, r2 = 18.565 t/m
47. La interacción suelo-estructura se puede resolver
mediante un método iterativo. Esto tiene aplicación en
la práctica cuando se dispone de un paquete o un
programa de computadora que sustituye al terreno de
cimentación por “resortes”, que representan el módulo
de reacción de dicho terreno. Dado que no se conoce a
priori la “constante del resorte”, pues depende del
diagrama de reacción del suelo, que es lo que
justamente se está buscando, se tiene que recurrir a un
procedimiento iterativo (Chamecki, 1956), que consiste
en suponer valores iniciales de las “constantes de los
resortes”, y con ellas computar por una parte las
deformaciones de la estructura, y por otra las
deformaciones del suelo; la diferencia entre
deformaciones de estructura y suelo permite ajustar la
“constante del resorte”; el proceso se repite hasta que
coinciden las deformaciones de estructura y terreno.
48. El método se usa de la siguiente forma:
a) En el terreno se entra con las cargas ri y se determinan las deformaciones
δi con la matriz de flexibilidades del suelo (se puede iniciar con la reacción
uniforme); los módulos de reacción (o “constantes de los resortes”) se
obtienen
Kvi = ri di / δi (59)
b) En la estructura se entra con las Kvi y se calculan las deformaciones ; las
reacciones ri por unidad de longitud (en t/m) se obtienen
ri = Kvi δi / di (60)
donde di es la longitud en que actúa ri.
Con estos valores de ri se entra nuevamente al suelo (inciso a), y el proceso
se repite hasta que coinciden las deformaciones de estructura y suelo.
49. Ilustremos el proceso anterior con la zapata de la fig 19 (ejemplo 6). Los datos de
estructura y suelo son los mismos del ejemplo 3 (fig 13). De acuerdo con la ec 4
K δ + Pe + Pc = 0
Las reacciones del terreno se pueden incorporar en el vector de cargas
concentradas Pc (fig 19b). De esta forma, obtenemos el siguiente sistema de
ecuaciones
(δ1): (21365.442+Kv1)δ1–21365.442δ2-34184.707θ4 – 5.92 – 35 = 0 (61)
(δ2): -42730.884δ1+(42730.884+Kv2)δ2+68369.414θ4 –11.84 – 50 = 0 (62)
(θ4): -34184.707δ1 +34184.707δ2+72927.375θ4 + 3.15733 = 0 (63)
50.
51. En el terreno de cimentación habíamos obtenido la
siguiente matriz de flexibilidades (ecs 50 y 51)
δ1 = 0.000483712 r1 – 0.00003206525 r2 (64)
δ2 = -0.000031436 r1 + 0.00098398 r2 (65)
Las iteraciones se realizan de la siguiente forma
1ra iteración
Iniciamos el proceso considerando una reacción
uniforme r1 = r2 = r3 = 22.45 t/m
52. Terreno de cimentación. Aplicando las ecs 64, 65 y 59
δ1 δ2 Kv1 Kv2
m m t/m t/m
0.010139 0.021385 3542.592 3359.425
Estructura. Con los Kvi anteriores, y aplicando las ecs 61, 62, 63 y 60
δ1 δ2 r1 r2
m m t/m t/m
0.013295 0.014729 29.437 15.463
1ra iteración
53. 2da iteración
Terreno de cimentación. Con los ri anteriores y aplicando las ecs 64, 65 y 59
δ1 δ2 Kv1 Kv2
m m t/m t/m
0.013743 0.014290 3427.089 3462.699
Estructura. Con los Kvi anteriores, y aplicando las ecs 61, 62, 63 y 60
δ1 δ2 r1 r2
m m t/m t/m
0.013498 0.014775 28.912 15.988
54. 4ta iteración
Terreno de cimentación. Aplicando las ecs 64, 65 y 59
δ1 δ2 Kv1 Kv2
m m t/m t/m
0.013495 0.014779 3433.069 3452.402
Estructura. Con los Kvi anteriores, y aplicando las ecs 61, 62, 63 y 60
δ1 δ2 r1 r2
m M t/m t/m
0.013493 0.014782 28.952 15.948
56. Una losa de cimentación se puede modelar como
una retícula de barras ortogonales entre sí. La
solución es más precisa a medida que se
incrementa el número de éstas. Para una retícula
de barras horizontales
61. Hacer el diseño geotécnico y el diseño estructural de la zapata
corrida de concreto reforzado de la figura A, de acuerdo con las
Normas de Cimentaciones del RCDF-2004.
Terreno de cimentación: zona II, FR ≤ 0.7
En la estructura:
Concreto: fc’ = 25 MPa
Acero: fy = 420 MPa
Considerar una vida útil de 50 años
Asentamiento permisible = 10 cm
62. 4 m 4 m
0.3 m
B
PLANTA
320 kN 640 kN 320 kN
10 kN/m
NAF 0.8 m
Arcilla preconsolidada Eu = 2316 kPa, As' = 78, Aske = 0.3 γsat = 16 kN/m3
Estrato 1 cu = 52 kPa cv = 0.00082 cm2/s, Φ' = 28°, OCR = 2 0.6 m
Arcilla preconsolidada Eu = 3724 kPa, As' = 86, Aske = 0.3 γsat = 18 kN/m3
Estrato 2 cu = 64 kPa cv = 0.00076 cm2/s, Φ' = 30°, OCR = 2 1.4 m
Roca
ELEVACIÓN
63. SOLUCIÓN
Estados límite de falla
Se debe verificar
qult ≤ qR
qR = 5.14 cu fc FR + pv (33)
fc = 1 + 0.25 B/L + 0.25 D/B (34)
para D/B < 2 y B/L < 1 . En caso de que D/B y B/L no cumplan con las
desigualdades anteriores, dichas relaciones se tomarán iguales a 2 y 1,
respectivamente.
0.35 ≤ FR ≤ 0.70
Para condiciones normales se recomienda
0.45 ≤ FR ≤ 0.55
qult = Σ Q Fc / A
Suponemos ancho de la zapata B = 1.4 m, y un peralte de la losa de la
zapata h = 25 cm
qult = 189.97 kPa < qR = 194.08 kPa ∴ Cumple
64. Estados límite de servicio
Asentamiento inmediato
Trabajamos bajo el centro de la zapata, y a la mitad de cada estrato.
Usando la ley de Hooke:
)(
)(
o
u
yxz
u z
E
Δ
+−
=
σσνσ
δ
Estrato 1
ν = 0.5, q = 137.17 kPa, z = 0.3 m
σz = 133.43 kPa
σx = 100.13 kPa
σy = 70.19 kPa
Eu = 2316 kPa
)6.0(
2316
)19.7013.100(5.043.133 +−
=uδ
δu = 0.0125 m
Procediendo en forma análoga para el estrato 2, con Eu = 3724 kPa, obtenemos δu = 0.0217 m
δuT = 0.0125 + 0.0217 = 0.0342 m
66. Por lo tanto, ya se completó la consolidación primaria, y
( ) mañosPcpo 0131.010131.050, ==Δδ
Procediendo en forma similar para el estrato 2: δ50 años = 0.0120 m
δ50 años = 1.31 + 1.20 = 2.51 cm
(Zapata corrida con Skempton.xls)
Asentamiento total
El asentamiento total es la suma del hundimiento inmediato más el diferido, es decir
δT = 3.43 + 2.51 = 5.94 cm < 10 cm ∴ Cumple
67. Diseño estructural
Interacción suelo-estructura
Método directo (Deméneghi, 1996)
El análisis estructural se lleva a cabo empleando el método de rigideces.
El cálculo de deformaciones del suelo se realiza usando la siguiente fórmula
ne nr
δi = δoi + Σ (Δzj/Esij) Σ Iijk rkdk/ak (49)
j=1 k=1
Donde
Iijk = Izijk-ν(Ixijk+Iyijk) (48)
Izijk es el valor de influencia vertical, el cual es igual al incremento de esfuerzo
normal vertical en el punto ij, producido por una presión unitaria actuando en el
área ak (Zeevaert, 1973). Las demás cantidades Ixijk e Iyijk se obtienen en forma
similar, usando los incrementos de esfuerzo normal horizontal.
68. 8 m
1 2 3 4 5 7 7 8 9
1.4 m
PLANTA
1
2 3 4 5 6 7 8 9
Distancias 0 1 2 3 4 5 6 7 8 m
0 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 m
Estrato 1 (1,1) (2,1) (5,1) (9,1)
Estrato 2 (1,2) (2,2) (5,2) (9,2) ELEVACIÓN
DETERMINACIÓN DE LA MATRIZ DE FLEXIBILIDADES
FIGURA B
69. Método iterativo
El análisis de interacción se puede llevar a cabo en forma iterativa (Ccmaflx02.for;
Mafdatx0210). Aplicamos la ecuación 49, considerando, para iniciar los cálculos,
una reacción uniforme, la cual vale
r = ΣQ/longitud de la zapata
r = 1536.32/8 = 192.04 kN/m
Usando la matriz de flexibilidades del terreno de cimentación (ecuación 49), la cual
se exhibe en el anexo 1, se calculan las deformaciones del suelo. En el anexo 3 se
exhiben los resultados de este primer cálculo del análisis a corto plazo (primera
iteración).
70. El módulo de reacción vertical o “constante del resorte” es
Kvi = ri di / δi (I)
Sustituyendo valores se obtienen los valores de Kv mostrados en el anexo 3.
Con estos módulos de reacción iniciamos el análisis estructural de la zapata (Ejemplo A E
zapata corrida 0210.SDB; SAP 2000).
Con los desplazamientos de la estructura δEi se calculan las nuevas cargas rEi sobre el terreno
i
Eivi
Ei
d
K
r
δ
= (J)
A continuación se hace ri = rEi, y se vuelven a calcular las deformaciones del terreno con la
ecuación 49. El proceso se repite hasta que las deformaciones del suelo igualan a las de la
estructura. En el anexo 3 se presentan los resultados de la última iteración. Con los valores de
Kv de esta última iteración se lleva a cabo el análisis estructural y se obtienen los elementos
mecánicos sobre la zapata corrida (Ejemplo A E zapata corrida 0210.SDB; SAP 2000). Se
encuentran los siguientes valores máximos
71. CORTO
PLAZO
Momento
negativo, kN.m
179.04
Momento
positivo, kN.m
181.23
Cortante centro,
kN
265.72
Cortante
extremos, kN
168.91
Estas magnitudes son similares a las halladas con el método directo. Las diferencias se deben
básicamente a que en el procedimiento directo se aplican reacciones repartidas sobre la
estructura, mientras que con el método iterativo las reacciones sobre la estructuras son cargas
puntuales (a través de los resortes).
72.
73. 162.91
(+)
(-) (-)
-177.5 -200.5 -200.5 -177.5
-207.6 -207.6
c) DIAGRAMA DE MOMENTO FLEXIONANTE, kN.m
320 320
181.5
(+) (+)
87.7
44.1
(-) -87.7 (-) -44.1
-181.5
-320
-320
d) DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE, kN
DIAGRAMAS DE ASENTAMIENTOS, DE REACCIONES Y DE
ELEMENTOS MECÁNICOS
CORTO PLAZO
FIGURA E
74.
75. 207.4
(+)
(-) (-)
-167.8
-159.4 -167.8 -159.4
-179.4 -179.4
c) DIAGRAMA DE MOMENTO FLEXIONANTE, kN.m
320 320
187.5
(+) (+)
67.8
55.43
(-) -67.8 (-) -55.43
-187.5
-320
-320
d) DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE, kN
DIAGRAMAS DE ASENTAMIENTOS, DE REACCIONES Y DE
ELEMENTOS MECÁNICOS
LARGO PLAZO
FIGURA F
76. Magnitudes aproximadas del módulo de reacción
Para análisis preliminares de interacción suelo-estructura, se pueden usar los siguientes
valores del módulo de reacción vertical
v
v
v
Q
K
δ
=
v
v
v
vv
v
q
a
Q
a
K
k
δδ
===
Corto plazo
Bajo el centro de la zapata corrida
3
/82.4010
0342.0
17.137
mkN
q
k
v
v
vc ===
δ
mkNakK vcvc /1.5615)4.1)(1(82.4010 ===
En las orillas de la zapata se puede usar
vcvo kk 1.2=
3
/7.8422)82.4010(1.2 mkNkvo ==
mkNakK vovo /9.5895)4.1)(5.0(7.8422 ===
77. Largo plazo
Se toma el asentamiento total de la zapata
δ = δu + δ’ = 3.43 + 2.37 = 5.80 cm
3
/2365
0580.0
17.137
mkN
q
k
v
v
vc ===
δ
mkNakK vcvc /3311)4.1)(1(2365 ===
3
/5.4966)2365(1.2 mkNkvo ==
mkNakK vovo /55.3476)4.1)(5.0(5.4966 ===
82. Magnitudes aproximadas de los módulos de reacción
Para análisis preliminares de interacción suelo-estructura, se pueden usar los siguientes
valores del módulo de reacción vertical
v
v
v
Q
K
δ
=
v
v
v
vv
v
q
a
Q
a
K
k
δδ
===
Corto plazo
Bajo el centro de la losa de cimentación
3
/1114
0330.00415.0
83
mkN
q
k
ue
vc =
+
=
+
=
δδ
mkNakK vcvc /7102)55.2)(5.2(1114 ===
83. En las orillas de la losa se puede usar
vcvo kk 8.23.2 −≅
3
/2.3119)1114(8.2 mkNkvo =≅
mkNakK vovo /4.9942)55.2)(25.1(2.3119 ===
En las esquinas
vcve kk 76 −≅
3
/7798)1114(7 mkNkve =≅
mkNakK veve /1.12428)275.1)(25.1(7798 ===
84. Largo plazo
Se toma el asentamiento total de la zapata
δ = 0.0415 + 0.0330 + 0.0594 = 0.1339 m
3
/8.522
1339.0
70
mkN
q
kvc ===
δ
mkNakK vcvc /8.3332)55.2)(5.2(8.522 ===
vcvo kk 8.23.2 −≅
3
/8.1463)8.522(8.2 mkNkvo =≅
mkNakK vovo /4666)55.2)(25.1(8.1463 ===
vcve kk 76 −≅
3
/6.3659)8.522(7 mkNkve =≅
mkNakK veve /5.5832)275.1)(25.1(6.3659 ===
85. Gracias
por
su
atención
Agus5n
Deméneghi
Colina
agusdeco@gmail.com