cap v -topicos adicionales -el suelocomo medio elastico

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

La fe es la certeza de lo que se espera, la convicción de lo que no se

ve HEBREOS 11:1

Introducción Introducción Una de las áreas de investigación en Ingeniería Civil

es la interacción suelo-estructura, específicamentesuelo-cimentación considerando al suelo como unsuelo cimentación, considerando al suelo como unmedio o espacio elástico. En el análisis y diseño deedificios, es común que el diseñador considereempotramiento en la cimentación aun cuando elempotramiento en la cimentación aun cuando elterreno sea blando.

La suposición de empotramiento origina un aumentomuy considerable en la rigidez de la estructuramuy considerable en la rigidez de la estructura.

Con el uso frecuente de muros de corte en losedificios, es importante estudiar la posibilidad dedeformación y variación de los esfuerzos en ladeformación y variación de los esfuerzos en lacimentación, como en los diferentes elementosestructurales


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P t t f id d t b j Para que una estructura ofrezca seguridad y trabajecorrectamente, ha de llevar una cimentación adecuada .

Toda estructura se distinguir dos partes : la super- Toda estructura, se distinguir dos partes : la super-estructura y la sub-estructura.

SUPER-ESTRUCTURA

SUB-ESTRUCTURA

La fe es la certeza de lo que se espera, la convicción de lo que no se ve HEBREOS 11:1

Cimentaciones directas (superficiales), aquella en lacual los elementos verticales de la super-estructura se

l h l d i ióprolongan hasta el terreno de cimentación,

ZAP AT AS C ONEC T ADAS

ZAP AT AS AIS LADAS

ZAP AT AS C OM B INADAS

T R AB ES DE C IM ENT AC ION P LAT EA DE C IM ENT AC ION


CILINDROS DE CIMENTACION

CIMENTACION POR PILOTES


CIMENTACIONES RIGIDAS Y FLEXIBLESCIMENTACIONES RIGIDAS Y FLEXIBLESDEFINICIONES

Ci i í i i í iCimentaciones Rígidas: Tienen la característica depresentar un comportamiento como de un cuerpo sólido esdecir como un todo, como un primer gran diafragma.

Cimentaciones Flexibles: Es un sistema estructural, donde,la interacción es continua en la superficie de contacto entrela subestructura y el suelo. Con la presencia de mayoresdeformaciones de la cimentación.deformaciones de la cimentación.


Un parámetro muy utilizado en el análisis de las zapatas p y pcorridas es definir la longitud elástica:

:........../1 dondeL

Considerandose rígida si la separación prom. entre dos

4 4/ EcIBKs 12/3BtI

vanos adyacentes =(L’) <= 1.75/, y flexible si (L’) > 1.75/..T á d l li i d i i í id L á L’Tomándose en el limite de cimentaciones rígidas LmáxL’Entonces para considerarse rígida.

75.1

44

75.1.máx.

EcIKsB

SL


Debido a la importancia de las condiciones del subsuelo y de lap yrelación suelo-estructura, los principales aspectos del diseñoantisísmico de cimentaciones son estudiados bajo los siguientespuntos:Comportamiento del suelo.Comportamiento sísmico de sistemas suelo estructuraComportamiento sísmico de sistemas suelo-estructuraDiseño de cimentaciones

La ausencia de conocimiento detallado permite solamenteLa ausencia de conocimiento detallado permite solamenterealizar generalizaciones, por lo que un juicio ingenieril sano,más que un análisis elaborado, dará por resultados un diseñoantisísmico adecuado de cimentaciones.


El suelo como medio elástico el coeficiente de El suelo como medio elástico, el coeficiente debalasto

El suelo no tiene un comportamiento rígido comosue o o t e e u co po ta e to g do co ose considera en forma conservadora, el apoyo deuna estructura en este no puede considerarse

í fcomo rígido, ya que existen deformaciones en lainterfase entre la estructura y este, para modelareste comportamiento existen diversas teoríaseste comportamiento existen diversas teorías,consideraremos la Teoría de Winkler para elestudio del comportamiento interacción suelo-pestructura.


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El modulo de Balasto también llamado coeficiente de El modulo de Balasto también llamado coeficiente dereacción del suelo ha sido estudiado desde hace muchotiempo. Este parámetro asocia la tensión transmitida alterreno por una placa rígida con la deformación o laterreno por una placa rígida con la deformación o lapenetración de la misma en el suelo, mediante la relaciónentre la tensión aplicada por la placa “P” y la penetración oasentamiento de la misma “δ”asentamiento de la misma δ ..

P

AzKsk

toasentamienalfrentesuelodelrigidezPk

*

_____...............

balastodeModuloKszapatadeareaAz

____


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En los siguientes gráficos se observan las expresiones de coeficientede balasto en función de las dimensiones de la cimentación.

P

Eje de columna o placa

= Kz

I= Kz*L / 4EL s suelo

zapata

Kv

=

ks*Az= P barra equivalenteKz= ks*Iz

f= 0 A= Kv*L / E

Kv= ks*Az Kv= P/ = ks*Az


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En definitiva dicho coeficiente representa la En definitiva dicho coeficiente representa larigidez frente al asentamiento del suelo: uncoeficiente alto de balasto supondrá un suelocoeficiente alto de balasto supondrá un suelorígido sobre el que los asientos son menores,y un coeficiente bajo supondrá grandesy un coeficiente bajo supondrá grandesdeformaciones


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VALORES DE K30=Ks PROPUESTOS POR TERZAGHI

Suelo k30 (kp/cm3)

Arena seca o húmeda:

-Suelta 0,64-1,92 (1,3)*

-Media 1,92-9,60 (4,0)

-Compacta 9,60-32 (16,0)

Arena sumergida:

S lt (0 8)-Suelta (0,8)

-Media (2,50)

-Compacta (10,0)

Arcilla:Arcilla:

qu=1-2 kp/cm2 1,6-3,2 (2,5)

qu=2-4 kp/cm2 3,2-6,4 (5,0)

q >4 kp/cm2 >6,4 (10)qu 4 kp/cm 6,4 (10)

*Entre paréntesis los valores medios propuestos


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VALORES DE K30 K PROPUESTOS POR OTROS AUTORESVALORES DE K30=Ks PROPUESTOS POR OTROS AUTORES

Suelo k30 (kp/cm3)

Arena fina de playa 1,0-1,5

Arena floja, seca o húmeda 1,0-3,0

Arena media, seca o húmeda 3,0-9,0

-Arena compacta, seca o húmeda 9,0-20,0

Gravilla arenosa floja 4,0-8,0

Gravilla arenosa compacta 9,0-25,0

Grava arenosa floja 7,0-12,0

Grava arenosa compacta 12,0-30,0

Margas arcillosas 20,0-40,0

Rocas blandas o algo alteradas 30,0-500

Rocas sanas 800-30000


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CALCULAR LA RIGIDEZ DEL SUELO Y SU CORRECCION SOBRE LA MATRIZ DE RIGIDEZ DE LA COLUMNA MOSTRADA

65

46 4

1

2

13

L

B

LLa fe es la certeza de lo que se

espera, la convicción de lo que no se ve HEBREOS 11:1

EI12

1 2 3 4 5 6

1

EIEIh

EAh

406

0

3

2

3

EAEAhEI

hEI

hEI

hhkcol

000

126012

0

322

2

4

5

hEI

hEI

hEI

hEI

hh406206

000

22

6


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65

46 4

1

2

13


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Calculamos la rigidez del suelo considerando el modulo de balasto Calculamos la rigidez del suelo considerando el modulo de balastoks y también hallamos el área de la zapata Az .

Az= B*L Ks , se obtiene de tablas

A continuación se multiplica estos dos valores y se obtiene la rigidezdel sueloK K *A K= Ks*Az

Esta rigidez actuara en la dirección del grado de libertad 2 (vertical), por lo tanto para modificar la rigidez de la columna , solo seagregara este valor al termino de rigidez correspondiente calculadainicialmente.


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EI12

1 2 3 4 5 6

1

EIEI

Azksh

EAhEI

46

*0

123

1

2

hEI

hEI

hEI

hEI

hEI

kcol 126012

406

322

23

4

hEI

hEI

hEI

hEI

hEA

hEA

hhh

406206

000

22

5

6 hhhh 22


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También puede hacerse esto para la rigidez También puede hacerse esto para la rigidezrotacional en ambas direcciones con lassiguientes expresiones:siguientes expresiones:

Kz=ks*Iz Iz momento de inercia de la zapata Iz=momento de inercia de la zapata Para zapata rectangular , Iz = B*L3/12


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cap v -topicos adicionales -el suelocomo medio elastico

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