METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
¿Qué relación existe entre el tipo de suelo y el método de cimentación que se debe escoger?
DOCENTE:
CORDOVA ROBLES, CHRISTIAN BRUCE
INTEGRANTES:
CCANCHI, JUAN DIEGO DIAZ CUCHO, JOSE ALEJANDRO MELGAREJO SILVA SILVA,, KEYLA MARICIELO LOPEZ PASTOR, PASTOR, JENNIFER ORIANA OCROSPOMA LAZARO, YONATHAN QUISPE VELASQUEZ, VELASQUEZ, HENRY ALEXANDER.
2014
PROYECO !E "#$E%"&'C"(#
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Introducción
Las cimentaciones de estructuras usualmente se diseñan para satisfacer ciertos requerimientos de servicio y resistencia. Las condiciones de servicio establecen que toda cimentación debe comportarse satisfactoriamente, bajo condiciones normales de cargas que aporta la estructura de las forma cumpla con los propósitos de diseño. La capacidad de carga en una edicación nos da conocer el valor de carga que puede llegar a soporta la cimentación de tiene la edicación y esto da origen a emplear un tipo de cimentación que se adecuado y que cumpla con los requerimientos necesarios de diseño y también se debe tener en cuenta el criterio de resistencia que tiene el propósito de asegurar que la cimentación tenga la suciente resistencia para soportar cargas que ocasionalmente puedan producirse debido a fuerzas ambientales etremas o de otras fuentes.
)* Problema de in+estigación !acultad de Ingenier"a #ivil
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' medida que las construcciones y obras civiles incrementan su grado de dicultad, eiste una diversidad de problemas que se pueden presentar en obra. (no de los problemas con m%s repercusión en el campo de las construcciones es lo referente a la estabilidad de los suelos y su interacción con las obras civiles. )iendo el estudio de los suelos una de las prioridades para la ingenier"a civil, se generan soluciones diversas a los problemas relacionados en torno a este campo. (no de los problemas que abarca el estudio de los suelos es su relación con las cimentaciones. $ues, si la carga de la edicación que es distribuida a través de las cimentaciones es mayor que la capacidad portante del suelo, como consecuencia inmediata se producir%n asentamientos diferenciales los cuales podr"an producir daños diversos en la estructura.
Pregunta de in+estigación, *+e acuerdo a la capacidad portante del suelo, que tipo de cimentación se deber% usar
)*)*
Realidad problem-tica
La importancia de una buena cimentación se pone en evidencia cuando se presentan fallas y agrietamientos en edicaciones nuevas por asentamiento del suelo. -n la mayor parte del %rea central de Lima y distritos aledaños como ira/ores, )an Isidro y el 0"mac, los suelos poseen materiales granulares gruesos1 son sedimentarios, de aspecto uniforme, que pueden clasicarse como conglomerado de canto rodado, gravas, arenas y limos "ntimamente mezclados, en su totalidad "gneos, que pertenecen al gran cono de deyección del r"o 0"mac, formado por material de acarreo en un tiempo geológico -l tipo de suelo determina el comportamiento futuro por los esfuerzos y deformaciones que puedan originarse durante la vida 2til de las estructuras. )in embargo, no sólo del suelo depende la capacidad portante para el diseño de la cimentación, sino también de las caracter"sticas geométricas del cimiento y de la profundidad a que se encuentren los materiales aptos para apoyar, que se revelan en un perl estratigr%co del suelo. !acultad de Ingenier"a #ivil
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/ormulación del problema 0general y espec12cos3* 4eneral. *5ué relación eiste entre el tipo de suelo y el método de cimentación que se debe escoger -spec"cos. $ara qué tipo de suelo se deber% utilizar una cimentación supercial. $ara qué tipo de suelos se deber% utiliza una cimentación profunda
5usti2cación del problema*
-l tipo de suelo determina el comportamiento futuro por los esfuerzos y deformaciones que puedan originarse durante la vida 2til de las estructuras. )in embargo, no solo del suelo depende la capacidad portante para el diseño de la cimentación, sino también de las caracter"sticas geométricas del cimiento y de la profundidad a que se encuentren los materiales aptos para apoyar, qué se revelan en el perl estratigr%co. $ara poder evitar posibles daños a la vivienda como asentamientos por efectos de cortes.
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!elimitación*
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emporal, -sta investigación es de actualidad y de
muc6a satisfacción educativa y laboral.
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Espacial, -sta investigación est% comprendida en el
pa"s de $er2, provincia de Lima, distrito de los 7livos, con los docentes de la facultad de ingenier"a civil de la ($8
)*6*4*
Conceptual, -ste proyecto est% delimitado por los
conocimientos adquiridos en la universidad relacionados con todas las %reas de ingenier"a civil. 's" mismo, se enfocara con mayor relevancia en los estudios de mec%nica de suelos y diseño de estructuras.
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%ocial, -sta investigación tiene como rol social, el
estudio de la capacidad portante del suelo y como esta in/uye en cada tipo de cimentación. #on ello, se busca una mayor
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efectividad para el diseño de las cimentaciones para evitar fallas o problemas en la edicación.
.* Ob7eti+os* .*)* &eneral
+eterminar el tipo de suelo para cada tipo de cimentación.
.*.*
Espec12cos
+eterminar el tipo de suelo para para una cimentación supercial. +eterminar el tipo de suelo para para una cimentación profunda.
4* 8arco teórico 4*)* 'ntecedentes Daniel Graux (1975). En el libro titulado: Fundamentos de mecánica del suelo – proecto de muros cimentaciones. La determinación de la capacidad de carga de una cimentación por la ecuación de :-0;'4
, o bien porque la escasa importancia de la construcción no justica un programa de investigación detallado. )e puede utilizar entonces toda una serie de métodos m%s o menos emp"ricos, muc6os de los cuales son anteriores al estudio teórico de la capacidad de carga
Crespo $illala9 0.:)43* En el libro, mec-nica de suelos y cimentaciones* La falta de datos sobre las caracter"sticas f"sicas y constitución del suelo sobre el cual se pretende construir una estructura 6a sido causa de que, al erigirse esta, se presenten sorpresas y gastos etraordinarios que bien podr"an 6aber sido evitados mediante un estudio del suelo antes de la construcción (n adecuado estudio del suelo sobre el cual se pretende levantar una construcción facilita el ingeniero los datos necesarios para determinar el tipo y diseño m%s apropiado y económico de la cimentación, y es, adem%s, una garant"a previa a la buena edicación. -iste la creencia generalizada de que cualquier terreno puede sostener ecientemente una construcción liviana y que por lo tanto no requiere un estudio de suelo, sin embargo, la técnica moderna est% en completo desacuerdo con esa creencia, y los !acultad de Ingenier"a #ivil
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6ec6os 6an demostrado muy a menudo que casas residenciales y construcciones similares 6an sido seriamente afectadas debido al conocimiento de las caracter"sticas del suelo y por ende al proyecto de una cimentación adecuada en cada caso.
4*.*
;ases teóricas
L' -#'8I#' +- )(-L7) @ L') #I-8:'#I78-) =$rof. +r. Aorge '. #apote 'breu>
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Propiedades /1sicas de los suelos o terrenos Los geólogos denen los suelos o terrenos como rocas alteradas, mientras que los ingenieros preeren denirlos como el material que sostiene o carga el edicio por su base. Los materiales que est%n presentes en los suelos naturales se clasican en cuatro tiposB
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D arenas y grava, D limos, D arcillas D materia org%nica. Las arenas y grava son materiales granulares no pl%sticos. Las arcillas, se componen de part"culas muc6o m%s pequeñas, e6iben propiedades de plasticidad y son muy co6esivas. Los limos son materiales intermedios en el tamaño de sus part"culas y se comportan, de modo t"pico, como materiales granulares, aunque pueden ser algo pl%sticos. La materia org%nica consta principalmente de desec6os vegetales. #lasicación de los suelosB -l sistema de clasicación de suelos m%s aceptado es la (nield )oil #lassication =#lasicación (nicada de )uelos> que se presenta en la :abla... -n ella se encuentran criterios denidos para la nomenclatura de los suelos y una lista en la que éstos se agrupan dentro de divisiones jas conforme al tamaño de sus part"culas y a los resultados de prueba de laboratorio acerca de sus caracter"sticas f"sicas.
!"%E>O !E C"8E#'C"O#E% La elección de los criterios normativos del diseño de cimentaciones, todas las cimentaciones deben cumplir dos requisitos simult%neosB a> #apacidad de carga por apoyo adecuada cimentación. b> 'sentamientos estructurales tolerables.
$asos del +iseño de #imentaciones -n la pr%ctica, el procedimiento general que se sigue para el diseño de cimientos consisteB !acultad de Ingenier"a #ivil
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F. +eterminar la capacidad de carga in6erente al tipo o tipos de cimentación posibles, dadas las condiciones del subsuelo y los requisitos estructurales del proyecto. &. 0educir las capacidades 2ltimas de carga calculadas multiplic%ndolas por un factor de seguridad de & a 3. -l factor de seguridad m%s alto se utiliza donde se tiene menor certeza acerca de las condiciones del subsuelo. 3. #alcular los asentamientos que pueden ocurrirle a una cimentación con capacidad de carga permisible reducida y con las cargas estructurales previstas. 9. )i los asentamientos son estructuralmente aceptables, calcular los costos de los tipos de cimentación satisfactorios, sobre una base que permita comparaciones, como el precio por tonelada de carga en columnas o el costo por metro cuadrado en %rea construida. ?. )i los asentamientos son inaceptables en todos los tipos de cimentación considerados, eplorar otras alternativas, como mejora del suelo, reubicación del edicio, disminución de las presiones o cargas de apoyo, diferentes profundidades de apoyo y revisión de la superestructura Las cimentaciones superciales constan de zapatas =llamadas zarpas en algunos pa"ses> aisladas, corridas y ligadas, y cimentaciones /otantes compensadas. Las cimentaciones profundas constan de cajones perforados =pozos descendentes> y muc6as variedades de pilotes de concreto 6incables o colados en su sitio.
-n resumen se debe garantizar la resistencia y econom"a del sistema cimiento. -l $rof. -duardo :orroja dec"aB en denitiva el problema 6a de plantearse con estas cuatro premisas o conjunto de ellasB D !inalidad (tilitaria. !acultad de Ingenier"a #ivil
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D !unción -structural o -st%tica. D -igencia -stética. D Limitación -conómica.
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!e2nición de términos b-sicos Cimentaciones* )e denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edicación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. +ebido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportar%, el %rea de contacto entre el suelo y la cimentación ser% proporcionalmente m%s grande que los elementos soportados.
Capacidad de carga* -n cimentaciones se denomina capacidad portante a la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre él. :écnicamente la capacidad portante es la m%ima !acultad de Ingenier"a #ivil
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presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial ecesivo.
'sentamientos dierenciales* Los asentamientos diferenciales son los desplazamientos relativos de las diferentes partes de una estructura a causa de un asentamiento irregular de la misma, provocados por un desequilibrio de esfuerzos en el suelo.
Per2l estratigr-2co del suelo* -s el que se realiza a partir de datos de prospección geof"sica, o bien recortes naturales o articiales del terreno que muestran las rocas que conforman la columna estratigr%ca, mediante los cuales se puede reconstruir la estratigraf"a del subsuelo, acorde con la profundidad que demanda el proyecto.
6* @"POE%"% 6*) Planteamiento @ipótesis principal -l estudio del suelo para cada tipo de diseño de cimentación, permitir% reducir el nivel asentamiento y deterioro en la edicación.
@ipótesis especi2cas (n adecuado estudio de la carga portante del suelo, contribuir% para un adecuado diseño de cimentación supercial o profunda. -l diseño de cimentación es elegido a base del tipo de suelo en donde se construir%.
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Los cimientos superciales o cimientos profundos, distribuyen la carga al suelo.
6*. $ariables $ariables independientes D-studio del suelo D0esistencia o capacidad de carga D+iseño de cimentación
$ariables dependientes D'sentamientos diferenciales D$revención D+eterioro de la edicación.
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Operacionali9ación de +ariables
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A* 8ateriales y métodos A*)* ipo de diseBo de in+estigación -l tipo de diseño de investigación se 6a tomado en consideración la forma m%s com2n de clasicar las investigaciones es aquella que pretende ubicarse en el tiempo =seg2n dimensión cronológica> y !acultad de Ingenier"a #ivil
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distingue entre la investigación de las cosas pasadas =, de las cosas del presente =+escriptiva> y de lo que puede suceder =-perimental>, y se llegó a concluir que la m%s adecuada para este tema es una investigación -perimental.
variable eperimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el n de describir de qué modo o por qué causa se produce una situación o acontecimiento particular. -l eperimento provocado por el investigador, le permite introducir determinadas variables de estudio manipuladas por él, para controlar el aumento o disminución de esas variables y su efecto en las conductas observadas. $ero en realidad las cosas no son tan sencillas como parecen, los autores no se ponen de acuerdo en la forma de identicar las investigaciones, las diferencias tienen que ver con el criterio que se usa. 7tros autores como Jabbie =FHEH>, )elltiz et al =FHC?> identican tres tipos de investigaciónB eploratoria, descriptiva y eplicativa. 's" como +anK6e =FHGC> propone cuatro tipos de estudiosB eploratorios, descriptivos, correlacionales y eperimentales.
A*.*
8aterial de estudio 0Población y muestra3 D Población, LI'
-n la mayor parte del %rea central de Lima y distritos aledaños como ira/ores, )an Isidro y el 0"mac, los suelos poseen materiales granulares gruesos1 son sedimentarios, de aspecto uniforme, que pueden clasicarse como conglomerado de canto rodado, gravas, arenas y limos "ntimamente mezclados, en su totalidad "gneos, que pertenecen al gran cono de deyección del r"o 0"mac, formado por material de acarreo en un tiempo geológico. -n la mayor parte del %rea central de Lima y distritos aledaños como ira/ores, )an Isidro y el 0"mac, los suelos poseen materiales granulares gruesos1 son sedimentarios, de aspecto uniforme, que pueden clasicarse como conglomerado de canto rodado, gravas, arenas y limos "ntimamente mezclados, en su totalidad "gneos, que pertenecen al gran cono de deyección del r"o 0"mac, formado por material de acarreo en un tiempo geológico
8uestra,
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+e acuerdo al desarrollo urban"stico de Lima etropolitana, las zonas con m%s porcentaje de viviendas en riesgo son villa el salvador, puente piedra, san juan de Luriganc6o y c6orrillos. -n este informe se presentan los resultados obtenidos del estudio detallado de estudios de mec%nica de suelos realizado a siete +istritos de Lima puente piedra, comas, san juan de Luriganc6o, la molina, c6orrillos y villa el salvador. -ntonces, 6aciendo uso metodolog"as internacionalmente aceptadas para el procesamiento e interpretación de la información recolectada en campo lograremos obtener tener una mejor información acerca de la calidad del suelo de Lima.
A*4* écnicasD procedimientos e instrumentos a* El ensayo de corte directoD impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del ensayo. 7 sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de localización predeterminado. )obre este plano act2an dos fuerzas =o esfuerzos>B un esfuerzo normal debido a una carga vertical =$v> aplicada eternamente y un esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga 6orizontal =$6>.
"#%R=8E#O% D D D D
D D D D D
+ispositivo de carga. $iedras porosas Jalanza. +ebe tener una sensibilidad de .F g o .F del peso de la probeta. +eformimetro o diales. +eben ser adecuados para medir los cambios en el espesor de la muestra con una sensibilidad de .& mm =.FM> y la deformación con sensibilidad de .& mm =.FM>. -stufa u 0ecipientes para muestras de 6umedad. -quipo para el remoldeo o compactación de probetas. iscel%neos. IncluyenB cronómetro, sierra de alambre, esp%tula, cuc6illos, enrasadores 'gua destilada y dem%s elementos necesarios.
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PROCE!"8"E#O D
-ste ensayo consiste en colocar el espécimen del ensayo en una caja de cizalladura directa, aplicar un esfuerzo normal determinado, 6umedecer o drenar el espécimen de ensayo, o ambas cosas, consolidar el espécimen bajo el esfuerzo normal, soltar los marcos que contienen la muestra y desplazar un marco 6orizontalmente respecto al otro a una velocidad constante de deformación y medir la fuerza de cizalladura y los desplazamientos 6orizontales a medida que la muestra es cizallada.
b* Ensayo de corte triaxial)u principal nalidad es obtener par%metros del suelo y la relación esfuerzo deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. -s un ensayo complejo, pero la información que entrega es la m%s representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.
PROCE!"8"E#O D
#onsiste en colocar una muestra cil"ndrica de suelo dentro de una membrana de cauc6o o goma, que se introduce en una c%mara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. 'lcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal ó aial = P F >, sin modificar la presión lateral aplicada = P 3 >, 6asta que se produzca la falla. 0ealizando por lo menos 3 pruebas, con presiones laterales diferentes, en un gr%co se dibujan los c"rculos de o6r que representan los esfuerzos de falla de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los par%metros Q y c del suelo. +ependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajar%, las alternativas para realizar el ensayo ser%n consolidado no drenado =#(>, no consolidado no drenado =((> o consolidado drenado =#+>.
C* Ensayo de Compresión simple Los resultados del ensayo anterior =((> se pueden contrastar, incuso sustituir por otro ensayo m%s sencillo que es el de !acultad de Ingenier"a #ivil
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compresión simple de una muestra detallada de suelo. Las muestras se pueden obtener de dos formasB 'R uestra inalterada obtenida mec%nicamente in situ. La muestra tiene forma cil"ndrica y con unos di%metros comprendido entre 33 mm. @ F? mm. JR )e toma manualmente una muestra del terreno inalterada de forma c2bica, se parana y se env"a al laboratorio, donde se retalla de manera adecuada.
"#%R=8E#O% D D D D D D D
'parato de compresión -tractor de muestras +eformimetro icrómetro #ronometro Jalanza -quipo miscel%neo
PROCE!"8"E#O La prueba se realiza aplicando un esfuerzo aial a una muestra de suelo, obviando la etapa de presión 6idrost%tica y solo aplicando la etapa de carga que conduce el suelo o muestra a la falla. #onsiderando que el estado de la muestra en un primer momento es de esfuerzos totales nulos y que el agua soporta toda la presión de pre consolidación, la tensión que producir% el agua ser% la necesaria para que la muestra conserve su volumen. Luego de esta etapa se lleva la muestra a la falla aplic%ndole esfuerzo aial =qu>, de forma que podamos medir la resistencia, a causa del aumento de esfuerzo aial aumenta la presión neutral a u&
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Jibliograf"aB #respo Sillalaz , #. =&F3>. Mecanica de Suelos y Cimentaciones. eicoB Limusa. •
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4rau, +. =FHE?>. Fundamentos de Mecanica de suelos, proyecto de muros y cimentaciones. JarcelonaB :ecnicos 'sociados, ).'.
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