taller cimentaciones
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TALLER DE CIMENTACIONESASENTAMIENTOS
PRESENTADO POR:
LAURA SOFÍA ALBÁN GRIMALDO, 321225
PRESENTADO A:
HECTOR ANDRES GARCIA MANCHOLA
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERIASPROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL
CIMENTACIONESIBAGUE – TOLIMA
2016TALLER DE CIMENTACIONES
ASENTAMIENTOS
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1. Se presenta un edificio de tres pisos con la distribución de cimentacionesmostradas en la gráfica.
Luces entre columnas de 4.5 x 4.5 m. Suponer un cimiento cuadrado. Suponer Df=1.0 m.
PERFIL TIPICO DEL TERRENO
Se desarrollaron los siguientes ensayos de laboratorio en el punto ! este punto se
presenta a una profundidad de ".0 m.
ENSAO DE CONSOLIDACI!N
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#dicionalmente se presenta a continuación los ensayos de compresión simple y
triaxial desarrollados. $l primer ensayo corresponde a un ensayo de compresión
simple.
ara esta prueba se presenta de forma adicional%
Wm (g) 321.9Diámetro(cm) 4.53Altura (cm) 9.513Wseco (g) 300.5
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R"#$%&'()# O*&"+()#
artiendo de los resultados obtenidos mediante el ensayo de consolidación! se
procede a graficar la cur&a Relación de Vacíos vs Presión Efectiva! para con base
a esta determinar la presión de preconsolidación y a partir de ella el &alor de 'S(.
10 100 1000 100000.7
0.750.8
0.85
0.9
0.95
1
RELACIÓN DE VACÍOS VS PRESIÓN EEC!IVA
Presi"# E$ecti%a& Log 'o
Relaci"# e Vac*os& e
(omo se logra &isuali)ar en la cur&a! al no presentar *sta punto de inflexión! es
decir! al tener la misma pendiente el tramo de recompresión y el tramo &irgen! lo
más probable es +ue el suelo presente caracter,sticas de una arcilla normalmenteconsolidada! indicando a su &e) +ue el &alor de la presión de preconsolidación -p
es e+ui&alente a la presión efecti&a -o y por ende el de 'S( corresponderá a
uno.
σ ' p=σ ' o RSC =1
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(omo paso a seguir! se determina el Índice de compresión Cc ! mediante los&alores de la pendiente de carga y con la pendiente de descarga! el Índice deExpansión Cs. (omo se mencionó con anterioridad! al ser una arcilla normalmenteconsolidada! se tendrá /nicamente en cuenta el &alor de (c. Lo anterior se
&isuali)a en el siguiente gráfico%
(abe mencionar! +ue a partir del cálculo del (c es posible determinar mediante las
siguientes correlaciones! el &alor del LL y el %
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ENSAO DE COMPRESI!N SIMPLE
De lo anterior! el &alor de la coesión se puede calcular de la siguiente manera%
cu=σ 1−σ 3
2
cu=14.12Tn/m2−0
2 =7.06Tn/m2
Del mismo modo! se determinó mediante los datos dados el &alor del peso
espec,fico del suelo%
P"#) E#-"./.) (" %' M$"#&'
γm=wm
vm
Area=π 4
d2 Area=π 4 (0.0453m)2
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Area=0.0016m2
Vm=área.h
Vm=(0.0016m2)(0.09513)
Vm=0.000152m3
γm=0.0003219Tn
0.000152m3 =2.10
Tn
m3
D"+#('( S".'
γd=wsvm
γd=0.0003005Tn
0.000152m3 =1.96
Tn
m3
CÁLCULO DE LOS ASENTAMIENTOS
ara el cálculo de los asentamientos! se presentará a continuación a modo de
e2emplo! el desarrollo lle&ado a cabo para la obtención de los mismos de la
columna más cr,tica correspondiente a la ubicada en el e2e 3".
COL+,NA -. UNIDADNúmero de Pisos 2
CM+CV 1,1 T!m2
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"s#esor de $% &os% 0,15 m
're% A(ere)e 20,25 m2
Peso "s#e**o de$Co*re)o
2,4 T!m3
/total 01&23 !#
Área Aferente=(4.5m x 4.5m) CM +CV =1.1Tn/m2
Área Aferente=20.25m2
=(1.1 Tnm2 x 2 x 20.25m2
)+(2.4 Tnm2 x 0.15m x20.25m2
)=51.84Tn
artiendo de lo anterior! se procede a acer uso de la plantilla en $xcel para
facilitar el cálculo de distintos parámetros.
D"+#)+'"+&) (" %' B'#"
aciendo uso de la o2a de cálculo correspondiente a la capacidad de carga por
eyerof! se obtiene el &alor correspondiente a la base%
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Los datos ingresados para la obtención de una base de 164 fueron lossiguientes%
41 (!5m6)
1,9-
4. (!5m6) 2,1
47 (!5m6) 1
8c (m) 4,2
8c a mita el est9 2,1
Cu (!5m.) 7,0-
:a;lic (!5m.) 18,4048
or otra parte! los arro2ados a partir de las condiciones iniciales se muestran a
continuación%
DA!OS DE SALIDA
- (m) 1,-78290505L (m) 1,-78290505
,oi
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s 0,-00 d 1
CAPACIDAD DE CAR>A1ER !?R,INO .DO !?R,INO 6ER !?R,INO53,-8542184 1,53 0
:u ( !#5m.) 55,215:am (!#5m.) 18,405
C%.$%) ("% M($%) (" E%'#&.('(
ara el cálculo del ódulo de $lasticidad! se toma como referencia el inter&alo
general para 6 propuesto por Duncan y 3ucignani! el cual está en función del
,ndice de plasticidad y de la relación de sobreconsolidación7 *ste se establece en
la tabla a continuación%
(onsiderado +ue se tiene una 'S(=1 y un =8.94:! se toma como 6=900
DA!OS EN!RADAI; (@) 9,-4RSC 1,00β -00
DA!OS DE SALIDAEs
(!5m.)
423-
$l módulo de elasticidad para este caso corresponde a%
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!s= "Cu
!s=600(7.06 Tnm2 )
!s=4236Tn
m2
A#"+&'"+&) "%#&.) -) 7'+*$
ara el cálculo del asentamiento elástico por el m*todo propuesto por ;anbu! se
toma en cuenta la siguiente ecuación%
Se= A1. A 2 #o.$ !s
(omo se a establecido pre&iamente el módulo de elasticidad! solo resta
determinar los &alores de A1 y A2 ! los cuales se logran mediante la relación H/ y!"/! respecti&amente! en las gráficas expuestas a continuación%
% $=
2.5$$ =2.5
& $ =
1
1.67=0.6
# modo de consolidado se presentan los siguientes resultados%
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Se=(0.58)(0.95)
18.404Tn
m2(1.67m)
4236 Tn
m2
Se=0.004018m⟶0.40 cm
A#"+&'"+&) "%#&.) -) B)8%"#
Se=#o(( $' )( 1−)s2
!s ) *s*f
ara su cálculo se tiene en cuenta una relación de oisson de 0.5! anali)ándose la
cimentación desde el centro de la )apata y con un f obtenido mediante la
interpolación en la siguiente tabla%
ara el caso anali)ado! es decir para 3"! se obtiene lo siguiente%
DA!OS DE EN!RADA
DA!OS DE SALIDA85- 2,5D$5- 0,-
DA!OS EN >RICASA1 0,58A. 0,95
SE (m) 0,004018SE (cm) 0,401785
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B 0,5I$ 0,82
Pu#to eA#álisis *e)ro
(onsiderando +ue el punto de análisis es el centro! se establece un condicional de
manera +ue arro2e los resultados pertinentes para este caso.
( =4
m' = +$=1 n' =
%
( $2 )=2.5$
( $2 ) =5
$n lo +ue respecta al cálculo del factor de forma! #s! las&ariables "1 y "2 ! se pueden determinar de dosformas% mediante tablas o mediante fórmulas. Dada la
facilidad +ue las formulas implican! se tiene lo siguiente%
*s= 1+( 1−2)s1−)s ) 2
A 0=m' ln(1+√ m' 2+1) √ m' 2+n ' 2
m ' (1+√ m' 2+n ' 2+1)
A 0=0.6864
A 1=ln(m' +√ m' 2+1 ) √ 1+n ' 2
m' +√ m' 2+n' 2+1
A 1=0.6864
A 2= m '
n ' √ m' 2+n' 2+1
A 2=0.03849
1=1
π ( A 0+ A 1) 1=
1
π (0.6864+0.6864)
DA!OS DE SALIDA
- 0,839145
4m 1# 5
-
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' 1=0.437
2= n ' 2π
tan−1 A 2
2= 5
2π tan
−10.03849
' 2=0.03061
or tanto! s! corresponderá a%
*s=0.437+( 1−2 (0.5 )1−0.5 )(0.03061)
*s=0.437
A 0,-8-493 1 0,437035
A1 0,-8-493 . 0,030-14A. 0,03849
Is 0,437035
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Scp=Cc%c1+eo
log σ ' o+,σprom
σ ' o
ara su cálculo! se ingresan los siguientes &alores%
(on lo anterior! se procede a calcular la presión efecti&a promedio sobre el estrato
de arcilla antes de la construcción de la cimentación a la mitad del mismo y los
demás parámetros re+ueridos%
σo( 12 )=(0.5m x1.96 Tnm3 )+(((1m−0.5m)+2.1m)(2.1 Tnm3−1 Tnm3 ))σo( 12 )=3.87 Tnm2
DA!OS DE SALIDA
Fo 3,87RSC 1-G 0,84LG 0,84m 0,4# 0,4
DA!OS DE EN!RADACc 0,13Cs 0,037
e 0,9-F; 08c 4,2
Pu#to e A#álisis Ce)ro
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$ ' =$2=0.84 +' =
+2=0.84
m=$- =0.4 n=
+- =0.4
or otra parte! se ace necesario determinar el factor de influencia para con basea esto establecer el del incremento promedio en la presión efecti&a sobre elestrato de arcilla causado por la construcción de la cimentación! >-7 para ello sepresenta la siguiente ecuación%
'esol&i*ndola! se tiene +ue el factor de influencia corresponde a 0.090"4! a partir
del cual se determinará >-
I1 . 6 3
0,079577472 0,273225 1,75757- 0,27-744I 0,0-024
No9 Dereas 4
: A;licaa18,4047
8 H4,43481
7
oH 8,274817
?na &e) efectuado los anteriores cálculos! sólo resta determinar el asentamiento
por consolidación primaria para este caso7 de lo anterior! se obtiene lo siguiente%
Sc; (m) 0,092883Sc;(cm) 9,29
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Scp=0.13(4.25m)
1+0.96 log
8.2748Tn
m2
3.87Tn
m2
Scp=0.092m
Scp=9.2cm
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COL+,NA / (!#) - (m) SE (cm)Sc;
(cm)S! (cm)
A1 12,953- 0,80 0,20 -,02 -,22A2 25,92 1,14 0,29 7,73 8,02A3 12,953- 0,80 0,20 -,02 -,221 25,92 1,14 0,29 7,73 8,02-. 01&23 1&J2 &3 K&.K K&JK3 25,92 m 0,29 7,73 8,02C1 12,953- m 0,20 -,02 -,22C2 25,92 m 0,29 7,73 8,02C3 12,953- m 0,20 -,02 -,22
(omo se logra &isuali)ar en la tabla! los asentamientos totales para todos los
casos superan el máximo +ue corresponde a ".54 cm. $s por ello +ue se ace
necesario redimensionar! para con base a esto establecer los nue&os
asentamientos.
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REDIMENSIONAMIENTO PARA EL CALCULO DE LOS ASENTAMIENTOS
(onsiderando +ue las columnas ubicadas en el e2e #1! #@! (1! (@! tienen lamisma área aferente y por ende la misma carga A! se procede a efectuar para*stas un mismo análisis. De igual manera se ará para las ubicadas en #"! 31!3@! (". ara la columna 3" al ser *sta la de mayor dimensión se anali)ará de
forma indi&idual.$l procedimiento descrito con anterioridad se aplicará de igual manera acontinuación! para determinar los asentamientos.
A19 A3 9 C1 9 C3
(omo datos de entrada se ingresan los siguientes! esto con el fin de +ue al final
arro2e un asentamiento total menor o igual a ".54 cm. $= +=2m
DA!OS EN!RADA
/ (!) 12,953-- (m) 2L (m) 2D$ (m) 1
N (m) 0,5
41 (!5m6) 1,9-
4. (!5m6) 2,1
47 (!5m6) 18c (m) 5
8c a mita el est9 2,5
Cu (!5m.) 7,0-
:a;lic (!5m.) 3,2384
A#"+&'"+&) E%#&.) -) 7'+*$
SE (cm) 0,084247
A#"+&'"+&) E%#&.) -) B)8%"#
-
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SE (cm) 0,08-
A#"+&'"+&) -) C)+#)%('.+ P''
Sc;
(cm) 2,41
ASEN!A,IEN!O !O!AL
St (cm) 2,5C+,P
LE
De lo anterior! el /nico &alor B3aseC +ue cumple para un asentamiento menor oigual a ".54 cm y una A= 1".85 n es una base de "m.
A+%## (" C'-'.('( (" C''
:u ( !#5m.) 53,5-8:am (!#5m.) 17,85-
(onsiderando +ue la capacidad de carga admisible corresponde a la siguienteecuación%
#adm=#u
S=
$2
La relación AE3" para estas cimentaciones es igual a%
$2=
12.9536Tn
2m2 =3.238
De la cual posible afirmar +ue! al ser menor a la capacidad de carga admisible! noimplica una falla en el suelo.
A29 B1 – B3 – C2
(omo datos de entrada se ingresan los siguientes! esto con el fin de +ue al final
arro2e un asentamiento total menor o igual a ".54 cm. $= +=3.1m
DA!OS EN!RADA/ (!) 25,92- (m) 3,1
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L (m) 3,1D$ (m) 1N (m) 0,5
41 (!5m6) 1,9-
4. (!5m6) 2,1
47 (!5m6) 18c (m) 7,75
8c a mita el est9 3,875
Cu (!5m.) 7,0-
:a;lic (!5m.) 2,-9719
A#"+&'"+&) E%#&.) -) 7'+*$
SE (cm) 0.111
A#"+&'"+&) E%#&.) -) B)8%"#
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SE (cm) 0,119A#"+&'"+&) P) C)+#)%('.+ P''
Sc;(cm) 2,375
ASEN!A,IEN!O !O!AL
St (cm) 2,49C+,P
LE
De lo anterior! el /nico &alor B3aseC +ue cumple para un asentamiento menor oigual a ".54 cm y una A= "5.8" n es una base de @.10 m.
A+%## (" C'-'.('( (" C''
:u ( !#5m.) 50,489:am (!#5m.) 1-,83
(onsiderando +ue la capacidad de carga admisible corresponde a la siguienteecuación%
#adm=#u
S=
$2
La relación AE3" para estas cimentaciones es igual a%
$2=25.92Tn
3.10m2 =2.70Tn/m
2
De la cual posible afirmar +ue! al ser menor a la capacidad de carga admisible! noimplica una falla en el suelo.
B2
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(omo datos de entrada se ingresan los siguientes! esto con el fin de +ue al finalarro2e un asentamiento total menor o igual a ".54 cm.
DA!OS EN!RADA/ (!) 51,84
- (m) 4,7L (m) 4,7D$ (m) 1N (m) 0,5
41 (!5m6) 1,9-
4. (!5m6) 2,1
47 (!5m6) 18c (m) 11,75
8c a mita elest9 5,875
Cu (!5m.) 7,0-:a;lic (!5m.) 2,34-7-
A#"+&'"+&) E%#&.) -) 7'+*$
SE (cm) 0,143471
A#"+&'"+&) E%#&.) -) B)8%"#
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A#"+&'"+&) -) C)+#)%('.+ P''
Sc;(cm) 2,31
ASEN!A,IEN!O !O!AL
St (cm) 2,45C+,P
LE
De lo anterior! el /nico &alor B3aseC +ue cumple para un asentamiento menor oigual a ".54 cm y una A= 51.F4 n es una base de 4.G m.
A+%## (" C'-'.('( (" C''
:u ( !#5m.) 48,581
:am (!#5m.) 1-,194
(onsiderando +ue la capacidad de carga admisible corresponde a la siguienteecuación%
#adm=#u
S=
$2
La relación AE3" para estas cimentaciones es igual a%
$2=
51.84Tn
4.7m2 =2.35Tn/m
2
De la cual posible afirmar +ue! al ser menor a la capacidad de carga admisible! noimplica una falla en el suelo.
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CONCLUSIONES
La cur&a de Relación de Vacíos vs Presión Efectiva para los datos del ensayo
de consolidación! arro2a una misma pendiente para el ramo de recompresión ypara el ramo &irgen! es decir! no tiene punto de inflexión +ue diferencie ambosramos! lo cual es indicador de +ue se cuenta teóricamente con un sueloarcilloso saturado y normalmente consolidado7 *sta /ltima caracter,stica! enra)ón a +ue sólo se tomará en cuenta el tramo &irgen! resultado de laaplicación de presiones no mayores a las +ue antes a soportado. #simismo!es &álido mencionar +ue para *ste caso la presión de preconsolidación seráe+ui&alente a la presión efecti&a promedio sobre el estrato de arcilla antes de
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la construcción de la cimentación! por lo +ue la relación de sobreconsolidación'S( corresponderá a 1.
Se determinó el asentamiento elástico mediante las correlaciones propuestaspor ;anbu y 3oles! arro2ando datos muy aproximados el uno con el otro!
siendo ante todo menores a 1H. De igual manera se definió el asentamiento por consolidación primaria para cada una de las cimentaciones dando comoresultado uno mayor al asentamiento máximo! por lo +ue! al calcular elasentamiento total! se estableció +ue se ac,a necesario redimensionar loscimientos de tal manera +ue cumplieran en su totalidad con el parámetromáximo.
ara el redimensionamiento de cada uno de los cimientos! se tomó comoprofundidad de desplante 1m y se procedió a determinar mediante iteracionescuál era la base +ue permit,a +ue el asentamiento total fuera menor a 1H.
#demás de esto! se tu&o en consideración la capacidad de carga admisible! de
tal forma de +ue la base recalculada no implicara una falla en el suelo.
#simismo! se pudo establecer +ue al tener un estrato arcilloso de @.5m erapertinente tomar en cuenta la profundidad de afectación a la mitad del mismocorrespondiente a ".53E"! dado +ue para columnas como la 3" la mismaalcan)a un &alor de 5.FG5 m! por lo +ue se re+uiere anali)ar el estrato inferior aeste! teni*ndose entonces un sistema bicapa. Sin embargo! como no se cuentacon información para dico estrato! los asentamientos totales no correspondena los reales! sino a datos aproximados.
$s &álido mencionar +ue! al presentarse espacios reducidos entre cada área
de las )apatas! es decir! al ser estas demasiado grandes! una alternati&aóptima! estructural y económica para *sta condición! ser,a la construcción delosas de cimentación! dado +ue permite soportar en una misma área &ariascolumnas al tiempo.
BIBLIOGRAFÍA
3ra2a . Das. B"011C. Principles of "o$ndation En%ineerin% . Se&ent $dition.
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3oles! ;osep $. "o$ndation Anal&sis And !esi%n.