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Asignatura: Estructuras, Profesor: , Carrera: Ingeniería de Edificación, Universidad: UEM
Tipo: Apuntes
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Curso 2011/
Autor: Álvaro Segovia García
Ingeniero de Edificación
Profesor: Antonio Aretxabala Díez
AMPLIACION DE ESTRUCTURAS.GEOTECNIA
Condiciones de cimentación:
Nc = 1.280.tonnef Carga normal sobre la cimentación
B = 8.m Anchura de la zapata cuadrada
σC= 2
Nc
B
=20.T/m
2 Incremento de tensión debido a la carga de cimentación, en
el plano de cimentación.
Estrato A: Arena limosa (SM)
HA = 5.m Espesor del estrato HA’ =3.m Espesor del estrato descontada excavación HW = 4.m Profundidad del nivel freático dentro de la capa HZ = 2.m Profundidad de la cimentación ΦA= 30° Ángulo de rozamiento interno CA= 0,2.kgf/cm
2 Cohesión del material (CA= 2.T/m
2 ) γA= 2gr./cm
3 Peso específico del terreno (A) (γA= 2.T/m
3 )
Compacta e incompresible, mezcla de arena y limo (Sand and Mud, limo inorgánico)
Estrato B: Arcilla rojiza limosa (CL)
HB = 4.m Espesor del estrato ΦB= 20° Ángulo de rozamiento interno CB= 0,34.kgf/cm
2 Cohesión del material (CB= 3,4.T/m
2 ) γBd= 1,38.T/m
3 Peso específico seco del terreno (B) w= 23% Humedad del terreno γB= γBd.(1+w) Peso específico aparente del terreno (B) (γB= 1,697.T/m
3 )
El 97,4% de sus partículas pasan por el tamiz No 200 es por ello que se ha considerado suelo fino. La Clase CL nos indica que es arcilla de baja plasticidad, se encuentra en la bisectriz de las línea U y A del SUCS ASTM D2487, con LL= 49, LP=31, IP=18, inorgánica. Plasticidad mediana.
AMPLIACION DE ESTRUCTURAS.GEOTECNIA
Podríamos haber partido del FS y el primer punto, con idéntico resultado.
1) ¿Se podría realizar la excavación y dejar taludes prácticamente verticales en
condiciones excepcionales (según CTE) mientras se ejecute la cimentación?
Según el ábaco el terreno es capaz de mantenerse en un talud de 90º, el talud podría ser vertical.
Sin embargo hay que tener en cuenta que por razones de seguridad no es prudente dejar ningún talud
vertical, por lo que no se realizarán totalmente verticales, sino con ligera inclinación a favor de la
seguridad.
2) Estimar el asiento que se va a producir tras la excavación y el apoyo de la
estructura de esa edificación; presentar una gráfica en la que se pueda
visualizar la evolución de los asientos que va a sufrir la edificación hasta la
consolidación final para determinar deformaciones en el tiempo y posibilidad
de utilización o tomar decisiones si se prevén riesgos inadmisibles.
Cálculo de asientos en los estratos
Debido a las características del estrato A, no se van a producir asientos significativos hasta llegar al siguiente estrato de arcilla rojiza compresible con algo de limo y arena CL (3m más abajo).
Por ello se van a calcular las presiones afectivas:
Presiones afectivas originales del estrato B antes de realizar la excavación
Plano superior del estrato B
𝝈𝑩𝟏 = 𝐻𝐴′. 𝛾𝐴 − 𝐻𝐴 − 𝐻𝑊. 𝛾𝑊
𝝈𝑩𝟏 =( 5 m 2 T / m 3 )( 5 m 4 m ). 1 T / m 3 9 T / m 2
Plano inferior del estrato B
𝝈𝑩𝟐 =( 5 m 2 T / m 3 )( 4 m 1 , 697 T / m 3 )( 5 m 4 m 4 m ) 1 T / m 3 11 , 76 T / m 2
AMPLIACION DE ESTRUCTURAS.GEOTECNIA
Plano medio del estrato B
𝜎𝐵 1 +𝜎𝐵 2 2
T m
T m T m
Índice de poros inicial
einicial 1 , 3 0 , 075 log( 10 , 40 ) 1 , 224
Presiones afectivas del estrato B después de realizar la excavación
Se produce una disminución de la presión debido a la excavación en:
Parte superior
2 2 ´
T m l H
l l H A
Parte inferior
2 2 ´
T m l H
l l H A
Plano superior del estrato B
𝝈𝑩𝟏 = 9 2. 12 6. 88 T / m 2
Plano inferior del estrato B
𝝈𝑩𝟐 = 11. 76 1. 14 10. 62 T / m 2
AMPLIACION DE ESTRUCTURAS.GEOTECNIA
Índice de poros final 𝒆𝑩𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 = 1,3 − 0,075. 𝑙𝑜𝑔(𝜎𝐵𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 )
efinal 1 , 3 0 , 075 log( 16. 89 ) 1 , 208
Cálculo del Asiento
Diferencia en los índices de poros e = einicial – eBfinal = 1,224 – 1,208 = 0,
Cálculo del ‘asiento total’ o de la consolidación primaria al 90%
cm e
e H H inicial
B 2 , 88 1 1 , 224
Se considera que el estrato B se asienta sobre un estrato C, macizo rocoso de areniscas, de
calidad regular. Por su alta fisuración se considera que drenará en ambas direcciones, el agua
‘saldrá del estrato estudiado en dos sentidos’.
Cálculo de tiempo de consolidación mediante el método de Tylor:
Se considera que el estrato B se asienta sobre un estrato C, macizo rocoso de areniscas. Por su
alta fisuración se considera que drenará en ambas direcciones, el agua ‘saldrá del estrato
estudiado en dos sentidos’.
Cálculo de tiempo de consolidación mediante el método de Tylor:
Tv para (U=100%) = 1,00 Factor de tiempo
HBdrenaje = 2 m. =200 cm Drenaje en ambas direcciones del estrato B (HB)
CV= 6,5 mm
2 /min=0,065cm
2 /min Enunciado según método Tylor de 1-2 Kp/cm
2
Tiempo de asiento o consolidación:
V
V Bdrenaje
C
t
2 ( 100 %)
2 615.384,61 minutos
t= 615.384,61 minutos = 427,35 días=14,24 años
Se alcanzará una consolidación del 100%, del asiento de 2,88 cm, en un año y dos meses.
AMPLIACION DE ESTRUCTURAS.GEOTECNIA
Evolución del asiento en el terreno
Para su cálculo entramos en la gráfica Uz v/s Z.
Primero calcularemos el valor de T. Su cálculo se realizará con el número de meses enteros,
metiendo los datos en la anterior fórmula:
V
V Bdrenaje
C
t
2 ( 100 %)
Para averiguar el valor de consolidación U, entraremos en la gráfica Uz v/s Z por la izquierda, con el valor T. Para hallar el asiento consideramos: 100% del asiento 2.85cm con el 100% de
consolidación.
.
MESES T U (%) ASIENTO (cm)
1 0.07 4 0. 2 0.14 13 0. 3 0.21 25 0. 4 0.28 38 1. 5 0.35 46 1.
6 0.42 55 1. 7 0.49 62 1. 8 0.56 69 1.
9 0.63 74 2. 10 0.70 78 2. 11 0.77 81.5 2. 12 0.84 84.5 2.
13 0.91 87 2. 14 0.98 98 2. 15 1.053 101 2.
AMPLIACION DE ESTRUCTURAS.GEOTECNIA
Una vez hecha la excavación hasta la profundidad necesaria, se nivelará bien el fondo para que la
superficie quede sensiblemente de acuerdo con el proyecto y se limpiará y apisonará ligeramente.
Si en el fondo de las excavaciones se encuentran elementos extraños como antiguas cimentaciones,
bolos rocosos, etc., deberán retirarse para que la cimentación apoye en las condiciones más
homogéneas posibles, por lo que deberá extenderse una capa de hormigón de limpieza o solera de
asiento, esta solera u hormigón de limpieza tiene como misión crear una superficie plana y horizontal de
apoyo de cimentación
La estabilidad de los taludes, depende de su contacto con el agua, por ello será recomendable la
proyección de hormigón directo sobre el talud excavado (gunita) o mediante Colocación de láminas
de PVC, tratando de evadir posibles problemas. También sería recomendable prever un sistema de
evacuación de posible agua acumulada en la base de la excavación.
Si se ejecutara esta cimentación por medio de zapatas aisladas, éstas deberán estar atadas mediante
vigas riostras, y a su vez, estas zapatas tendrán pozos de cimentación hasta el estrato inferior (terreno
CL) para asegurar su estabilidad. O en su defecto, se podría pilotar hasta ese mismo estrato, aunque el
coste sería mayor.
En caso que la realización de esta cimentación se realizara por medio de una losa de cimentación, hay
que tener en cuenta que el asiento será bastante mayor que por zapatas aisladas.
El Ingeniero de Edificación, a 31 de Enero de 2012
Álvaro Segovia García
