antologia de la unidad 2 de mecanica de suelos, Apuntes de Mecánica

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UNIDAD 2

Evalúa los asentamientos de

cimentaciones causados por las

estructuras para diseños posteriores.

2. Asentamientos

2.1. Asentamiento tipo elástico.

Teoría de consolidación unidimensional para el cálculo de asentamientos Todos los materiales. al ser sujetos a cambios en las condiciones de esfuerzos experimentan deformaciones, la relación entre esfuerzo las relaciones y el tiempo varían según el material a analizar. las características esfuerzo-deformación. Tiempo de un suelo dependerán no solo del tipo de suelo sino también de su estado de consistencia, sino también la forma en la que está cargada, es necesario estudiar las características del suelo. Teoría de Terzaghi Si un depósito de suelo homogéneo saturado, de longitud lateral infinita y sometido a una carga uniforme (q) aplicada en toda el área superficial. El suelo reposa sobre una base impermeable (esta puede ser roca sana u otro suelo cuya permeabilidad sea muy baja en comparación al suelo a analizar) y puede drenar libremente por su cara superior,

La disipación del exceso de presión intersticial en cualquier punto solo se

producirá mediante el flujo del agua en sentido vertical ascendente hacia la

superficie ya que el gradiente hidráulico únicamente se presenta en dirección

vertical

Con las curvas de consolidación y de compresibilidad se determina los parámetros necesarios para realizar los cálculos de tiempo de consolidación y asentamientos.

PROBLEMA 1.

Los resultados de un ensayo de consolidación sobre una muestra de 2 cm de espesor, indicaron que la mitad de la consolidación, se produjo durante los primeros 5 min. En condiciones similares de drenaje ¿cuánto tardaría un edificio construido encima de una capa de arcilla del mismo tipo de 3,60 metros de espesor, en experimentar la mitad de su asentamiento total? Muestra de ensayo Datos

H 1 = 2 cm

t 1 = 5 min

Estrato real Datos

H 2 = 360 cm

t 1 = x

El grado de consolidación, el drenaje y Cv es el mismo en ambos casos, luego:

U 1 = U 2 = 50 %

En consecuencia. T^ 1 = T^ 2

Se tendrá entonces

t =

T ⋅ H

2

m

Cv

t

H

2

m

T

Cv

t 1

H

2

m 1

t 2

H

2

m 2

t

2 =¿( H H^ mm^2

2 ∗ t 1 =¿ (^3602 ) (^2) ∗ 5 = 162 min ¿112.5 dias ¿ ¿

de la presión del agua intersticial y la última etapa corresponde a la consolidación secundaria, que se produce después de la total disipación de presión de poro del agua.

2.3. Asentamiento por consolidación secundaria. Este efecto se considera un fenómeno de flujo viscoso y se atribuye al deslizamiento progresivo diferido en el tiempo producido por un reacomodo de partículas que tienden a un estado más compacto, a fin de amoldarse a una nueva condición de carga. Para muchos tipos de materiales, así como el plástico, el hormigón, o el acero este fenómeno de deformación progresiva es denotado creep (fluencia lenta a carga sostenida en el tiempo). En estos materiales este comportamiento puede ser modelado razonablemente bien por teorías visco elásticas o visco-plásticas. En estos modelos, el creep se modela como un elemento viscoso en el cual parte de las tensiones están relacionadas con la tasa de deformación del material. En los suelos el fenómeno creep es analizado mediante un modelo especial, que ha sido basado tanto en pruebas de laboratorio como en observaciones de campo. La relación entre deformación e incremento de tensiones en el largo plazo puede ser escrita como: Donde εp es la deformación primaria debida a la disipación de las presiones de poros según la teoría de consolidación de Terzaghi. El termino εs se refiere a la deformación secundaria que ocurre después de la disipación de las presiones de poros. Esta deformación adicional puede describirse en una primera aproximación como una relación semi-logarítmica

2.4. Expansiones.

Expansión de los suelos

La expansividad es un fenómeno que afecta algunos suelos, y que puede acarrear múltiples problemas a la edificación, cuando surgen problemas en las construcciones como consecuencia de la Expansividad del suelo bajo una cimentación, alrededor de instalaciones auxiliares, pueden llegar a cobrar mucha importancia, provocando agrietamientos, rotura de tuberías de saneamiento y de drenajes, etc. Se le conocen como suelos expansivos, dado que sufren procesos de expansión y contracción esto puede generar grandes grietas e inestabilidad en las obras civiles. Los problemas que suelen presentar estos tipos de suelo de deben al cambio de humedad. Su comportamiento se caracteriza principalmente por contracción de la arcilla debido al secado, expansión al humedecer la arcilla. Los suelos expansivos son estudiados dado que suelen presentarse en muchos lugares para ello la modelación de centrifugado permite estudiar los problemas que se desarrollaran a largo plazo, así como la expansión del suelo.

índices de expansión para diferentes tipos de arcillas. La expansividad se relaciona con la cantidad de arcilla en el suelo, por lo que se emplea parámetros de caracterización de arcillas para estimar la posible expansividad de un suelo. Para ellos se considera cuatro grados de expansividad (I a IV), que además se relaciona con el contenido de finos y límite líquido. Técnicas directas determinación expansividad Son ensayos que están basado en la medición del hinchamiento del suelo expansivo o la presión necesaria para impedir este hinchamiento. Cabe comentar tres ensayos principales. Ensayo Lambe Mide el cambio potencial de volumen y el índice de hinchamiento. Se realiza sobre muestras remoldeadas que han pasado por el tamiz ASTM nº10. Por tanto, solo toma la fracción fina de la muestra y destruye la estructura original de la arcilla expansiva además de que no tiene en cuenta la humedad natural. Este ensayo puede realizarse con la humedad correspondientes a las condiciones de compactación o a la del límite plástico.