APLICACIN DE PRAXIS PARA DISEO DE CIMENTACIONES

ALDAIR LOPEZ - JHEINSON ZAPATA- WILFAR TORRENEGRA _INGENIERA GEOLGICA-GEOTECNIA

RESUMEN

La cimentacin es aquella parte de la estructura definida como la que entra en contacto directo tanto con el suelo o en cuyo caso roca, y en esta se distribuyen las cargas aplicadas. Al momento de tener en cuenta una cimentacin es necesario evaluar el tipo de cimentacin que se va implementar y este es en funcin del tipo de suelo, para ello se realizan clculos mediante modelos finitos a travs de variados programas entre los cuales tenemos Plaxis, programa que adems de su aplicabilidad en taludes tambin hace frente al momento de modelar y evaluar cimentaciones para investigaciones tenso-deformacionales, comparaciones de tensiones entre otros.

PALABRAS CLAVES: PLAXIS, CIMENTACIONES.

ABSTRACT

The Foundation is that part of the structure defined as that comes in direct contact with soil or rock where, and this applied loads are distributed. At the time of taking into account a foundation it is necessary to evaluate the kind of Foundation that will be implemented and this is according to the type of soil, so perform calculations using finite models through various programs including the Plaxis, program that in addition to its applicability in slopes also faces when modelling and evaluate foundations for research analysis we have , comparisons of tensions among others.

KEY WORDS: PRAXIS. FOUNDATIONS.

INTRODUCCIN

Las Cimentacin de una estructura se define como aquella parte de la edificacin que est en contacto directo con l suelo o roca.[footnoteRef:1]Esta parte inferior tiene como funcin transferir la carga de la estructura al suelo en que esta descansa, la cual adecuadamente diseada transfiere la carga a travs del suelo sin sobresforzar a este. Sobresforzar al suelo conduce a un asentamiento excesivo o bien a una falla cortante del suelo, provocando daos a la estructura.[footnoteRef:2] [1: PRINCIPIOS GENERALES DE DISEO DE CIMENTACIONES. CAPITULO 2. CIMENTACIONES, DISEO Y CONSTRUCCIN. M.J. TOMLINSON] [2: ]

La forma y las dimensiones de esos apoyos son funcin de las cargas y de la naturaleza del terreno. Cuando este lo permite se suele acudir a cimentaciones directas, que reparten las cargas de la estructura en un plano de apoyo horizontal. En otras ocasiones el suelo no tiene la compensacin suficiente, la resistencia o rigidez adecuadas para permitir el apoyo directo, y es necesario acudir a cimentaciones profundas que trasmiten las cargas de la estructura fundamentalmente en vertical, ya sea de forma repartida o concentrada[footnoteRef:3] [3: CIMENTACIONES. INTRODUCCIN. CAPTULO 8.INGENIERA GEOLGICA]

Previo a una cimentacin, es necesario realizar una serie de clculos que conforme a lo mencionado anteriormente permiten conocer los esfuerzos mximos que puede soportar un terreno, es decir las cargas que puede soportar este antes de alcanzar una rotura o asentamiento excesivo.Los elementos finitos corresponden a un mtodo esencial utilizado para llegar a la obtencin de los parmetros necesarios a tener en cuenta en la cimentacin.Desde hace algunos aos se ha utilizado el Mtodo de los Elementos Finitos para estudiar el comportamiento de slidos, cuya composicin vara entre mltiples materiales, muchas veces no simtricos y con una aplicacin de fuerzas esfuerzos no necesariamente homogneos. Existen muchas formas a travs de las cuales podemos emplear los mtodos de elementos finitos y entre estos una serie de programas entre los cuales cabe resaltar Plaxis.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

La parte inferior de una estructura se denomina generalmente cimentacin. Dependiendo de la estructura y suelo encontrados se usan varios tipos de cimentaciones. Una zapata aislada o corrida es simplemente una ampliacin de un muro de carga o columna que hace posible dispersar la carga de la estructura sobre un rea grande del suelo. En suelos con baja capacidad de carga, el tamao de las zapatas requeridas es grande y poco prctica. En tal caso, es ms econmico construir toda la estructura sobre una losa de concreto, denominada losa de cimentacin.

Las cimentaciones con pilotes y pilas perforadas se usan para estructuras ms pesa das cuando se requiere gran profundidad para soportar la carga. Los pilotes son miembros estructurales hechos de madera, concreto o acero, que transmiten la carga de la superestructura a los estratos inferiores del suelo. Segn como transmiten sus cargas al subsuelo, los pilotes se dividen en dos categoras: pilotes de friccin y pilotes de punta. En el caso de los pilotes de friccin, la carga de la superestructura es soportada por los esfuerzos cortantes generados a lo largo de la superficie lateral del pilote. En los pilotes de punta, la carga soportada es transmitida por su punta a un estrato firme.

Las zapatas corridas y las losas de cimentacin se denominan cimentaciones superficiales y las cimentaciones con pilotes y pilas perforadas, se clasifican como profundas. En un sentido ms general, las cimentaciones superficiales son aquellas que tienen una razn de profundidad de empotramiento a ancho de aproximadamente menor que cuatro. Cuando la razn de profundidad de empotramiento contra ancho es mayor, la cimentacin se clasifica como profunda.[footnoteRef:4] [4: 11. CIMENTACIONES SUPERFICIALES. CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS. PG. 389-391. FUNDAMENTOS DE INGENIERA GEOTCNICA]

METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS

El mtodo de los elementos finitos es un mtodo de aproximacin de problemas continuos de tal forma que divide en un nmero de partes finitos elementos asociados a nodos que son puntos de unin de cada elemento con sus adyacentes, conceptos los cuales en geotecnia de forma esencial son usados para una distribucin esencial de fuerzas.[footnoteRef:5] [5: EL MTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS. APORTACIN AL ESTUDIO DE LAS MAQUINAS ELCTRICAS DE FLUJO AXIAL MEDIANTE LA PUBLICACIN DEL MTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS. TESIS DOCTORAL. RECUPERADO DE: HTTP://WWW.TDX.CAT/BITSTREAM/HANDLE/10803/6294/06EFV06DE23.PDF?SEQUENCE=6]

El Mtodo de Elementos finitos mtodo puede ser aplicado a gran nmero de problemas de ingeniera (Oate y Botello, 1995), tiles a niveles significativos para reducir el comportamiento de diferentes formas y distribuciones de materiales. Con este mtodo se pueden evaluar las variables ms significativas de los fenmenos que se quieren estudiar, as como cuantificar la interaccin de los diferentes mecanismos existentes. En otros trminos el mtodo de los elementos finitos reduce la cantidad de ensayos de laboratorio; conduciendo los proyectos a ser ms econmicos y eficientes, en un tiempo relativamente ms cort.

PLAXIS

Plaxis es un software basado en el mtodo de los elementos finitos aplicable en 2da y 3era dimensin desarrollable con fines geotcnicos tales como el anlisis de la deformacin y estabilidad de suelos donde se relacionan estructuras geo-ingenieriles tales como excavaciones, cimentaciones, tneles entre otros.

PLAXIS: APLICACIONES.

EN INVESTIGACIONES TENSO-DEFORMACIONALES

Plaxis es un programa que ha sido muy utilizado al momento de realizar investigaciones tenso-deformacionales en distintas clases de suelos al momento de desarrollar Cimentaciones, Cuba es un caso notorio que desde la primera dcada del siglo XXI ha realizado investigaciones en modelos basados en el Mtodo de Elementos Finitos sobre el comportamiento de cimientos laminares de revolucin (de directriz recta y parablica) y de los suelos bajo cimentaciones laminares con carga axial-simtrica (Cobelo, 2004; Gonzlez, 2010) para la determinacin de distribucin de presiones de contacto, asientos, capacidad soportante de suelos y solicitaciones en la estructura, considerando la interaccin suelo-lmina. Trabajos que se desarrollaron para su aplicacin en tres etapas de investigacin como alternativas de cimentacin para chimeneas cortas de 74,5m de altura, estructura tpica en los centrales azucareros cubanos.

Plaxis fue usado en las distintas etapas del proyecto Plaxis fue usado al momento de desarrollar experimentos numricos confrontando diferentes condiciones con el uso de la versin PLAXIS 2D V8.2 modificando y ampliando los modelos precedentes entorno a la eficacia de la herramienta en uso de las mallas no estructuradas y salidas de datos particulares de la relacin de carga-deformacin en un proceso de ensayo virtual, todo esto generado por Plaxis.

Caso particular tambin observado en un anlisis de interaccin suelo-estructura para refuerzos de suelos fisurados en el cual una cimentacin en arcillas blandas fisuradas de la Sabana de Bogot consiste en una estabilizacin y en un refuerzo del suelo mediante inclusiones de suelo con cemento y cal, aqu se evala la capacidad portante y las deformaciones, teniendo en cuenta la presencia de grietas abiertas y fisuras presentes en el suelo. Para los anlisis se utiliz el programa PLAXIS V7.2 con un modelo axisimetrico, modelndose los suelos como elastoplsticos.[footnoteRef:6] [6: JORGE ALBERTO RODRGUEZ ORDOEZ* RECUPERADO DE: HTTP://REVISTAS.JAVERIANA.EDU.CO/INDEX.PHP/IYU/ARTICLE/VIEWFILE/906/506]

EN COMPARACIN DE CIMENTACIONES

PLAXIS permite estudiar el comportamiento de un determinado tipo de estructura en funcin de un material a travs de comparaciones realizadas con este programa. Se estudia el comportamiento que tienen diferentes lozas, permitiendo conocer como comportara el suelo ante posibles problemas de asentamientos planteando soluciones ideadas en el programa que representan ventajas como alternativas para un comportamiento ms uniforme.

Durante el progreso del proyecto luego de un anlisis estructural de la solucin propuesta mientras que en la segunda fase, se emple el programa Plaxis 3D Tnel, para estudiar su comportamiento geotcnico, empleando elementos finitos tridimensionales prismticos de 14 nodos a travs de

EN MODELACIONES NUMERICAS

Donde pilotes cargados lateralmente fueron modelados con PLAXIS 8.2 con la finalidad de observar el comportamiento en desplazamientos de diferentes combinaciones de secciones, longitudes y geometras ante una carga constante y una fuerza cortante que intentara dar volcamiento a la estructura.

Durante el desarrollo se trazaron parmetros de geometra, seccin y longitudes con el objetivo de identificar los comportamientos para las diferentes combinaciones de caractersticas realizando 64 modelaciones combinando geometras cuadradas y circulares, en la que posterior a la insercin de datos preliminares para realizar el clculo se generaba un grafica de esfuerzos geostaticos.

GRAFICA DE ESFUERZOS GEOESTATICOS. PLAXIS 8.2

Obteniendo resultados que son de inters, a mencionar que para las condiciones iniciales se determin que todas las combinaciones de (secciones, longitudes y geometras), se esperaba asumieran comportamientos de pilotes largos y elsticos; lo que durante la modelacin no fue as, ya que existe la probabilidad de que se comporten como pilotes cortos y rgidos debido a que se encuentran muy cercanos a la frontera que divide estas condiciones.

MAYA DEFORMADA. PLAXIS 8.2

DESPLAZAMIENTOS.PLAXIS 8.2

Los comportamientos en los desplazamientos indican que no se podra trazar una tendencia lineal debido a la complejidad de modelar exactamente o similar las condiciones en las que interactan suelo pilote.

CONCLUSIN

Las cimentaciones reparten y transmiten al terreno las presiones que sean compatibles con su resistencia y con su deformabilidad.Las formas y las dimensiones de los apoyos dependen de las cargas y de la naturaleza del terreno pudiendo tener: Directas o Superficiales y ProfundasPLAXIS es un paquete de elementos finitos que ha sido desarrollado especficamente para el anlisis de deformacin y estabilidad en proyectos de ingeniera geotcnica. El programa Plaxis 2d agiliza el anlisis de diversos tipos de problemas geotcnicos y proporciona un comportamiento aproximado a la realidad de los modelos a la utilizacin de propiedades del suelo, entre otras mltiples funciones ya mostradas anteriormente.

BIBLIOGRAFAS

LUIS I. GONZALES DE VALLEJO. 3.6 RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD; PG. 192-200 INGENIERA GEOLGICA. PEARSON_PRENTICE HALL

NGEL EMILIO CASTAEDA*1, WILLIAM COBELO*, YOERMES GONZLEZ*, JOS LVAREZ*. UNA MIRADA A MEDIO SIGLO DE CIMENTACIONES LAMINARES, MTODOS DE CLCULO E INVESTIGACIONES ASOCIADAS EN CUBA. REV. ING. CONSTR. VOL.26 NO.3 SANTIAGO DIC. 2011

ESQUEDA OLIVA, HUMBERTO, BOTELLO RIONDA, SALVADOR, LEAL VACA, JULIO CSAR. APLICACIN DEL MTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS EN LA SIMULACIN DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES. ACTA UNIVERSITARIA [EN LNEA] 2005, 15 (MAYO-AGOSTO): [FECHA DE CONSULTA: 10 DE NOVIEMBRE DE 2015] DISPONIBLE EN: ISSN 0188-6266

M.J. TOMLINSON. CIMENTACIONES, DISEO Y CONSTRUCCIN.

BRAJA M. DAS. FUNDAMENTOS DE INGENIERA GEOTECNICA. SACRAMENTO, CALIFORNIA

DVILA, J. M., FORTES, J. C., CRESPO, L., RODRGUEZ, C. A. (2015). ANLISIS COMPARATIVO EN LOSAS DE CIMENTACIN: LOSAS ALIGERADAS MEDIANTE BLOQUES DE EPS FRENTE A LOSAS MACIZAS. INFORMES DE LA CONSTRUCCIN, 67(538): E080, DOI: HTTP://DX.DOI.ORG/10.3989/IC.13.157.

YOERMES GLEZ HARAMBOURE, WILLIAN DANIEL COBELO CRISTI. CRITERIOS SOCIOECONMICOS PARA LA APLICACIN DE CIMIENTOS LAMINARES. REVISTA CUBANA DE INGENIERA. VOL. VI, NO. 1, ENERO - ABRIL, 2013, PP. 23- 31, ISSN 2223 -1781

LUIS ENRIQUE HERRERA PREZ, DAVID RICARDO MUOZ GARCA. MODELACIN NUMRICA DE UN PILOTE INDIVIDUAL CARGADO LATERALMENTE. FACULTAD DE INGENIERA, PROGRAMA DE INGENIERA CIVIL, UNIVERSIDAD CATLICA DE COLOMBIA.

JORGE ALBERTO RODRIGUEZ ORDOEZ. ANLISIS DE INTERACCIN DE SUELO O ESTRUCTURA PARA REFUERZO DE SUELOS FISURADOS. DEPARTAMENTO DE INGENIERA CIVIL, PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA, BOGOT, COLOMBIA.