ASENTAMIENTO DE FUNDACIONES SUPERFICIALES.
La relación entre los movimientos del terreno y la estabilidad de las estructuras cimentadas sobre él es muy compleja, debido a que existen variados mecanismos generadores de movimientos del terreno. Por otro lado existen diversos tipos de estructuras, disponiendo cada uno de capacidad variable para resistir o ser deteriorado por el movimiento.
Por investigación inapropiada del suelo o por no haberse identificado el comportamiento del mismo.
Los asentamientos de fundaciones deben ser estimados con gran cuidado; siendo los resultados obtenidos sólo una buena estimación de la deformación esperada cuando la carga es aplicada.
Al realizar el estudio de asentamientos se asume que la carga es aplicada instantáneamente; sin embargo en la práctica el proceso de construcción se extiende generalmente a lo largo de varios meses o incluso años.
1. ASENTAMIENTO INMEDIATO. El asentamiento inmediato es el asentamiento producido en el suelo durante la aplicación de la carga, como resultado de una deformación elástica del suelo. La determinación de estos asentamientos es realizada considerando al suelo como un material elástico lineal; a pesar de que este es en realidad, un material que no obedece del todo a este comportamiento. Debido a que una parte de la reacción a la carga es elástica y la otra parte es plástica, el suelo es considerado como un material elasto-plástico; siendo la determinación de las deformaciones plásticas la más importante, ya que estas se constituyen en las deformaciones permanentes del suelo. El valor del esfuerzo en el cual se inicia la deformación permanente se denomina esfuerzo de fluencia.
1.1. ASENTAMIENTO INMEDIATO EN ESTRATOS DE SUELO COHESIVO DE ESPESOR FINITO.
JANBU (1956), desarrolló una solución para la determinación del asentamiento en estratos de espesor delgado limitados por un estrato rígido; luego de que una carga a través de una fundación flexible haya sido aplicada. La expresión propuesta por Janbu (1956) es la siguiente:
1.2. ASENTAMIENTO INMEDIATO EN SUELOS GRANULARES. Para el estudio del comportamiento de s uelos granulares se hallan basados en procedimientos de carácter semiempírico; habiendo tenido todos ellos como principio fundamental.
1.2.1. CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO EN SUELOS GRANULARES A PARTIR DEL MÉTODO DE SCHMERTMANN. Es usado comúnmente con ensayos CPT, s un procedimiento empírico desarrollado a partir de un modelo físico de asentamientos, que fue calibrado mediante el uso de datos empíricos. Este método a pesar de su carácter empírico, tiene una base racional en la teoría de elasticidad, el análisis de elementos finitos y en observaciones realizadas tanto en campo como en laboratorio.
1.2.2. CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO EN SUELOS GRANULARES A PARTIR DE ENSAYOS DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR (SPT). El ensayo de penetración estándar (SPT) es otro método de exploración del subsuelo, mediante el cual se pueden determinar a través de correlaciones las propiedades geotécnicas del mismo. Todas las correlaciones existentes para este método se hallan en función al número de golpes N necesario para que la cuchara penetre en el suelo.
1.3 DETERMINACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD APROPIADO A UTILIZARSE EN EL CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS. Todas las ecuaciones desarrolladas para el cálculo de asentamiento inmediato se presentan en función del módulo de elasticidad del suelo. Este módulo es determinado de manera diferente dependiendo del tipo de suelo con el que se trabaje. Para suelos arcillosos saturados, en los cuales el asentamiento inmediato ocurre en un tiempo tal que la deformación se produce a volumen constante, se asume un coeficiente de Poisson correspondiente al coeficiente de un medio incompresible, es decir v=0.5.
2 ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN PRIMARIA.
El asentamiento por consolidación primaria es el producido debido al cambio de volumen ocasionado por la expulsión del agua presente en los poros del suelo. Esta expulsión se debe a la transferencia de la carga, inicialmente absorbida por el exceso de presión de poros, a las partículas de suelo. Por tanto, cuando se aplican cargas a fundaciones emplazadas en suelos cohesivos, tiende a producirse una deformación volumétrica. Para el caso de materiales saturados, que es el considerado cuando se determinan asentamientos por consolidación; inmediatamente después de la aplicación de la carga se produce un incremento en la presión de poros, siendo la consolidación el proceso por el cual existe una reducción de volumen.
2.1 RELACIÓN DE ESFUERZOS DE CAMPO-LABORATORIO . Todos los tipos de suelo son una clara representación del comportamiento elasto-plástico que presentan éstos bajo una cierta condición de carga. Para entender de manera más clara este comportamiento se considera el elemento de suelo. Cabe recalcar, que en todos los casos el nivel de agua permanece en el nivel inicial del terreno natural.
Cuando se analiza el proceso de consolidación, es necesario, realizar la diferenciación entre dos condiciones básicas que son el resultado de la comparación entre la presión de pre consolidación ', Estas condiciones son:
y el esfuerzo efectivo inicial ', o
Condición normalmente consolidada (NC).- Esta condición se presenta cuando el valor de es igual al valor de
.
’
c
o. Esto significa que el esfuerzo efectivo presente es el esfuerzo efectivo
’
máximo al que el suelo ha sido sometido en toda su historia geológica. Condición sobreconsolidada (SC). Esta condición se presenta cuando el valor de al valor de
o es menor
’
c. Esto significa que el esfuerzo efectivo presente es menor al esfuerzo efectivo
’
máximo pasado.
2.2. ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN. Este es llevado a cabo en un consolidómetro llamado también odómetro. Las principales suposiciones para la realización de este ensayo son l as siguientes: Suelo saturado y homogéneo. Las partículas de suelo y agua son incompresibles.
Se considera flujo de agua vertical. La ley de Darcy es válida. Las deformaciones son pequeñas.
2.3 DETERMINACIÓN DE LA CURVA VIRGEN DE COMPRESIÓN DE LABORATORIO. Esta curva es obtenida a partir de la curva virgen de compresión de laboratorio, cuya obtención involucra los siguientes pasos:
2.4 ESFUERZO O PRESIÓN DE PRECONSOLIDACIÓN. La presión o esfuerzo de pre consolidación
’
c
es el máximo esfuerzo efectivo o presión
pasada máxima a la que el suelo ha sido sometido en su historia geológica. Esta presión es considerada como el esfuerzo de fluencia del suelo.
2.4.1 DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN DE PRECONSOLIDACIÓN. PROCEDIMIENTO DE CASAGRANDE. Determinado a partir de los datos del ensayo de consolidación realizado en laboratorio.
1. Identificar el punto A en la curva de consolidación de laboratorio. Este es el punto que tiene el menor radio de curvatura. 2. Dibujar una línea horizontal a partir del punto A. 3. Dibujar una línea tangente a la curva de consolidación que pase por el punto A. 4. Bisectar el ángulo formado por las líneas dibujadas en los pasos 2 y 3 (línea horizontal y línea tangente). 5. Extender la porción recta de la curva virgen hasta que esta intersecte a la bisectriz del ángulo. El punto de intersección se identifica como punto B, siendo la abcisa de este punto la presión de pre consolidación
’
c.
2.5 OBTENCIÓN DE LA CURVA DE CONSOLIDACIÓN DE CAMPO.
Alivio de esfuerzos debido a la eliminación de esfuerzo de sobrecarga. b) Deformación al cortante bajo el tubo o pistón. c) Cambio en el contenido de humedad durante el muestreo: dis minución debido a la presión al hincar, aumento debido a succión o extracción. d) Esfuerzo cortante interno vertical en el s uelo cerca de la cara interna del tubo. e) Disgregación a lo largo de los lados de la muestra.
f) Cambios de densidad: aumento debido a la presión de hincamiento, disminuciones debidas a expansión lateral en la holgura del diámetro. Por efectos de transporte y almacenamiento: a) Sellado defectuoso que produce cambios en el contenido de humedad. b) Daños mecánicos por vibración o choque. c) Traslación lateral y vertical de la humedad. d) Oxidación e intercambio iónico de los tubos de acero .
2.6. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE CAMPO. 2.6.1 COMPRESIBILIDAD DEL SUELO. Se define como la pendiente de la curva virgen de compresión. Esta pendiente puede ser determinada mediante construcciones gráficas, pero resulta mucho más sencillo determinarla matemáticamente. En teoría, las curvas de recompresión y e xpansión deberían tener pendientes casi iguales, sin embargo, en la práctica esto no es posible. Es así que, através de var ios ensayos se ha demostrado que a partir de la pendiente de la curva de expansión se obtienen resultados más confiables debido a que ésta es menos sensible a los efectos de alteración de la m uestra.
2.7 CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO PRODUCIDO EN EL ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN. (ASENTAMIENTO ODÓMETRICO). 2.7.1. CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO ODÓMETRICO EN SUELOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS. Considerando un estrato de arcilla saturada de espesor H y área de sección transversal A, el asentamiento odómetrico al final de la consolidación debido a la aplicación de un incremento de esfuerzos
v es calculado asumiendo que el suelo se halla completamente saturado.
