deformaciones del suelo ante cargas
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COMPORTAMIENTO DE LAS CARGAS
Sistemas Estructurales III
FUNDAMENTACIÓN
El siguiente experimento tiene como objetivo analizar el comportamiento de una estructura, en este caso una zapata, la cual irá cambiando de dimensiones.
Veremos como reacciona la estructura en diferentes tipos de superficies cuando es aplicada la carga.
Estas superficies serán simuladas por arena fina que representa terrenos con poca resistencia; arcilla, terrenos de mediana resistencia y gravilla, terrenos de gran resistencia.
ESTUDIO DE SUELO
Información inadecuada de los estratos del suelo.
El objetivo principal de una investigación del lugar de la construcción es determinar:
a)La estratificación del suelo.
b)La composición y propiedades de las formaciones o capas individuales.
c)El límite inferior de los suelos comprensibles.
d)La localización del nivel freático.
ESTUDIO DE SUELO
Exploraciones a cielo abierto.
Para sitios hasta de 1000 m2 se recomienda que se efectúen por lo menos 2 a 3 sondeos, para sitios de 1000 a 5000 m2, el número mínimo de sondeos debe ser 3+1 por cada 1000m2 que excedan los 1000m2.
Para áreas mayores, el número de sondeos se debe incrementar de acuerdo al área, uniformidad de las condiciones del suelo y la importancia del proyecto.
Aproximadamente cada 3 m se deben tomar muestras inalteradas y hacer pruebas de penetración estándar con muestreo conexo cada metro; se deben extraer núcleos de la longitud de cada sondeo entre muestras con el fin de hacer la descripción visual, los sondeos deben tener la profundidad suficiente para que alcance la formación subyacente de suelo firme, si existe, y si no, deben llegar por lo menos de 20 a 30 metros debajo de la superficie.
Estos son criterios generales que pueden y deben variar de sitio a sitio dependiendo de las condiciones locales y el tipo de proyecto.
MATERIALES
Contenedor: Una caja de vidrio semidoble de 30 x 30 cm.
de base y de 25 cm. de altura sin tapa.
Superficie: Arena Fina Gravilla Arcilla
MATERIALES
Simulador de estructura: 1 pieza de cartón doble corrugado de 15 x 15 cm. 1 pieza de cartón doble corrugado de 10 x 10 cm. 1 pieza de cartón doble corrugado de 5 x 5 cm.
Simulador de carga: 1 pedazo de madera de 2 x 2 cm.
CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL SUELO
Suelo Arenoso:La arena son partículas pequeñas de piedra de carácter silicio con un diámetro entre 0.02 y 2mm.
A diferencia de la arcilla cuando esta humedad o mojada no se engancha.
Los suelos arenosos se denominan suelos sueltos. Se caracterizan por tener una elevada permeabilidad al agua y por tanto una escasa retención de agua y de nutrientes.
CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL SUELO
Suelo Arcilloso:
Están compuestos en gran parte por el mineral conocido como arcilla. Esto los convierte en un suelo de textura pesada, pegajoso cuando está húmedo y muy duro ante carencia de agua.
El principal problema de un suelo muy arcilloso, es que en verano se vuelve duro como una piedra y en invierno se corre el riesgo de encharcamientos.
Para evitar esto, hay varias posibilidades como añadir arena, para ello lo más fácil es en cualquier empresa de construcción pedir un volquete de arena de las que utilizan para obras y la otra posibilidad de mejorar la permeabilidad de un suelo arcilloso es añadiéndole gran cantidad de materia orgánica.
CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL SUELO
Suelo rocoso:
Se considera un tipo de suelo que aparece en escarpas y afloramientos rocosos, su espesor es menor a 10 cm
este tipo de suelos nos permiten reducir el riesgo de filtraciones a la capa freática.
Los suelos rocosos son duros e impermeable, por lo cual aparecen secos
PROCEDIMIENTO 1
Para el primer experimento, colocamos la arcilla dentro del contenedor de vidrio, apisonándolo para que quede compacto para simular suelo arcilloso.
Luego se coloca la primera estructura de 10 x 10 cm. con la carga y se ejerce presión.
CONCLUSIONES 1
En este caso, debido al material y la resistencia de la superficie, no sufrió cambios.
La estructura se mantuvo estable, gracias a la rigidez de la superficie y a sus dimensiones que ayudaron a transmitir las cargas.
PROCEDIMIENTO 2
Para el segundo experimento, se coloca arena fina apisonada en el contenedor, simulando suelo arenoso (desértico).
Se coloca la estructura de 15 x 15 cm. y se ejerce presión. Posteriormente se realiza el mismo procedimiento con la estructura de 5 x 5 cm.
PROCEDIMIENTO 2
CONCLUSIONES 2
En este caso, debido a la consistencia de la superficie, no puedo resistir la presión de la carga de la estructura y se hundió.
La superficie se pandeó debido a sus dimensiones y a la presión de la carga.
PROCEDIMIENTO 3
Para el tercer experimento, se coloca gravilla dentro del contenedor, simulando suelo rocoso.
Luego la estructura de 5 x 5 cm ejerciendo presión.
CONCLUSIONES 3
En este caso, se dio una mezcla de los casos anteriores, es decir:
La superficie no sufrió cambios gracias a su resistencia.
La estructura se pandeó debido a sus dimensiones que no pudieron soportar la presión de la carga.
PROCEDIMIENTO 4
Primero se colocaron capas de arena fina de diferentes texturas y algunas capas de yeso. Las cuales nos permiten observar el bulbo de presión que se genera por la presión de la zapata sobre el terreno.
Luego se colocaron los elementos simuladores de estructuras (zapata y columna).
Se ejerce presión sobre estos elementos.
PROCEDIMIENTO 4
CONCLUSIONES 4
En este caso se observa el bulbo de presión y su comportamiento sobre el terreno.
PROCEDIMIENTO 5
Se coloca arena fina húmeda, simulando un suelo pantanoso.
CONCLUSIONES GENERALES
Se debe tener muy en cuenta las características y propiedades del suelo donde se va a edificar un proyecto arquitectónico, ya que esto nos permitirá predimensionar su estructura.
Si no tomamos esto en cuenta, nuestro proyecto no funcionará adecuadamente, generando fallas y pérdidas tanto humanas como económicas durante un movimiento sísmico o algún otro fenómeno.
Un ejemplo claro tenemos el caso de Ica, en el cual no se tomaron las medidas necesarias para la ejecución de muchos proyectos como viviendas, lo que los hizo propensos a colapsar ante una catástrofe.
CONCLUSIONES GENERALES
Se debe tomar conciencia de la importancia que tiene una buena cimentación para la vida útil de una estructura; el objeto de una cimentación es proporcionar el medio para que las cargas de la estructura se transmitan al terreno produciendo en éste, un sistema de esfuerzos que puedan ser resistidos con seguridad sin producir asentamientos, o con asentamientos tolerables, ya sean éstos uniformes o diferenciales, por ello un conocimiento previo de la naturaleza del terreno evitará accidentes graves y costosos motivados por una cimentación deficiente.