07.05.2013 Views

CLASIFICACIÓN DE SUELOS CLASIFICACIONES ...

CLASIFICACIÓN DE SUELOS CLASIFICACIONES ...

CLASIFICACIÓN DE SUELOS CLASIFICACIONES ...

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

<strong>CLASIFICACIÓN</strong> <strong>DE</strong> <strong>SUELOS</strong><br />

CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS<br />

Gravas Partículas visibles y gruesas $2 mm<br />

Arenas Partículas visibles y finas < 2 mm<br />

Limos Partículas no visibles y tacto áspero<br />

Arcillas Partículas no visibles y tacto suave<br />

<strong>CLASIFICACIONES</strong> NORMALIZADAS <strong>DE</strong> <strong>SUELOS</strong><br />

CLASIFICACION NORMA DIN(4022)<br />

ARCILLA<br />

ARCILLA<br />

ARCILLA<br />

0,002<br />

0,002<br />

FINO<br />

LIMO<br />

MEDIO GRUESO FINA<br />

ARENA<br />

MEDIA<br />

GRUESA<br />

FINA<br />

GRAVA<br />

MEDIA GRUESA<br />

PIEDRA<br />

0,006 0,02 0,06<br />

0,2 0,6<br />

2<br />

6 20 60<br />

CLASIFICACION M.I.T y NORMAS BRITANICAS<br />

FINO<br />

LIMO<br />

MEDIO<br />

0,006<br />

CLASIFICACION A.S.T.M<br />

LIMO<br />

0,02<br />

GRUESO<br />

0,005 0,05<br />

0,06<br />

FINA<br />

ARENA<br />

MEDIA GRUESA<br />

0,2 0,6 2<br />

FINA<br />

0,25<br />

ARENA<br />

GRUESA<br />

2<br />

GRAVA<br />

GRAVA


Los granos no se apelmazan aunque estén<br />

húmedos, debido a la pequeñez de las tensiones<br />

capilares.<br />

Cuando el gradiente hidráulico es mayor que 1, se<br />

produce en ellas flujo turbulento.<br />

DIFERENCIAS ENTRE GRAVAS Y ARENAS<br />

Gravas (>2 mm)Arenas (entre 0,006 y 2 mm)<br />

DIFERENCIA ENTRE ARENAS Y LIMOS<br />

Arenas (entre 0,06 y 2 mm) Limos (entre 0,002 y 0,06 mm)<br />

Partículas visibles.<br />

En general no plásticas.<br />

Los terrenos secos tienen una ligera cohesión, pero<br />

se reducen a polvo fácilmente entre los dedos.<br />

Fácilmente erosionadas por el viento.<br />

Fácilmente arenadas mediante bombeo.<br />

Los asientos de las construcciones realizadas sobre<br />

ellas suelen estar terminados al acabar la<br />

construcción.<br />

Los granos se apelmazan si están húmedos, debido<br />

a la importancia de las tensiones capilares.<br />

No se suele producir en ellas flujo turbulento<br />

aunque el gradiente hidráulico sea mayor que 1.<br />

Partículas invisibles.<br />

En general, algo plásticos.<br />

DIFERENCIA ENTRE LIMOS Y ARCILLAS<br />

Los terrenos secos tienen una cohesión apreciable,<br />

pero se pueden reducir a polvo con los dedos.<br />

Difícilmente erosionados por el v iento.<br />

Casi imposible de drenar mediante bombeo.<br />

Limos (entre 0,002 y 0,06 mm) Arcillas (< 0,002 mm)<br />

No suelen tener propiedades coloidales.<br />

A partir de 0,002 mm, y a medida que aumenta el<br />

tamaño de las partículas, se va haciendo cada vez<br />

mayor la proporción de minerales no arcillosos.<br />

Tacto áspero.<br />

Se secan con relativa rapidez y no se pegan a los<br />

dedos.<br />

Los terrones secos tienen una cohesión apreciable,<br />

pero se pueden reducir a polvo con los dedos.<br />

Los asientos suelen continuar después de acabada la<br />

construcción.<br />

Suelen tener propiedades coloidales.<br />

Consisten en su mayor parte en minerales arcillosos.<br />

Tacto suave.<br />

Se secan lentamente y se pegan a los dedos.<br />

Los terrones secos se pueden partir, pero no reducir<br />

a polvo con los dedos.


Tipo de terreno<br />

PROPIEDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> TERRENOS REALES<br />

Porosidad<br />

n (%)<br />

Indice<br />

huecos<br />

e<br />

Humedad<br />

natural<br />

? (%)<br />

Densidad<br />

seca<br />

?d (T/m3)<br />

Densidad<br />

húmeda<br />

? (T/m3)<br />

Arena suelta 43 0,76 29 1,51 1,94<br />

Arena densa 32 0,47 17 1,80 2,12<br />

Zahorra 22 0,30 12 2,05 2,28<br />

Arcilla muy blanda 60 1,67 62 1,08 1,34<br />

Arcilla blanda 55 1,55 55 1,22 1,76<br />

Arcilla semi-compacta 45 0,90 35 1,47 1,92<br />

Arcilla compacta 43 0,87 32 1,45 1,89<br />

Arcilla muy compacta 40 0,74 27 1,61 2,01<br />

Arcilla dura 33 0,61 22 1,80 2,13<br />

Loes yesífero - 0,87 - 1,35 -<br />

Turba 82 14 1.650 0,040 1,04<br />

Hormigón 10-2 - - - -<br />

Margas 34 - - - 2,33<br />

Tipo de terreno<br />

Arenas de granulometría<br />

cerrada poco compactas<br />

Arenas de granulometría<br />

cerrada compactas<br />

Arenas de granulometría<br />

abierta poco compactas<br />

Arenas de granulometría<br />

abierta compactas<br />

Porosidad<br />

n (%)<br />

Tabla según A. García Valcarce.<br />

Indice de<br />

huecos<br />

e<br />

Humedad<br />

natural<br />

? (%)<br />

Densidad<br />

seca<br />

?d (T/m3)<br />

Densidad<br />

húmeda<br />

? (T/m3)<br />

46 0,85 32 1,43 1,89<br />

34 0,51 19 1,75 2,09<br />

40 0,67 25 1,59 1,99<br />

30 0,43 16 1,86 2,16<br />

Arcilla glaciar blanda 55 1,20 45 - 1,77<br />

Arcilla glaciar dura 37 0,60 22 - 2,07<br />

Bentonita blanda 84 5,20 194 - 1,27<br />

Tabla según Terzaghi y Peck.


PROPIEDA<strong>DE</strong>S FÍSICAS <strong>DE</strong>L SUELO<br />

PESO ESPECÍFICO<br />

V h<br />

V s<br />

Vg<br />

Vl<br />

V s<br />

Gas (aire)<br />

Líquido (agua)<br />

Sólido<br />

- Peso específico de las partículas.- Entre 2,8 t/m 3 y 3,0 t/m 3<br />

- Peso específico del suelo natural.-Entre 1,6 t/m 3 y 1,8 t/m 3<br />

- Peso específico del suelo desecado.- Entre 1,6 t m 3 y 1,8 t m 3<br />

- Peso específico del suelo saturado.- Entre 1,6 t m 3 y 1,8 t m 3<br />

E=V. γ l<br />

G s<br />

N.F.<br />

G g<br />

G l<br />

G s<br />

- Peso específico del suelo<br />

anegado.- Entre 1,6 t m 3 y 1,8 t m 3


En un estrato de terreno se producen estos pesos específicos.<br />

γ n<br />

γ<br />

sat<br />

γ a<br />

Superficie<br />

N.F.<br />

Estrato<br />

firme<br />

Porosidad e índice de poros.<br />

En la parte superior el peso<br />

específico del terreno es el de<br />

terreno natural ? n .<br />

Bajo el nivel freático es terreno<br />

está sumergido en agua, por lo<br />

que su peso específico será el<br />

anegado.<br />

Zona sobre el nivel freático en la<br />

que el agua sube por capilaridad<br />

y satura totalmente el terreno. El<br />

peso específico es el saturado.<br />

Definimos la porosidad n como la razón entre el volumen de huecos y<br />

el volumen total de la muestra e índice de poros e como la razón entre<br />

el volumen de huecos y el volumen de la parte sólida<br />

Relaciones entre porosidad e índice de huecos.


CONSISTENCIA EN <strong>SUELOS</strong>.- LÍMITES <strong>DE</strong> ATTERBERG.<br />

CONSISTENCIA<br />

Sólida 9 Semisólid<br />

a<br />

Índice de plasticidad<br />

GRÁFICO <strong>DE</strong> PLASTICIDAD <strong>DE</strong> CASAGRAN<strong>DE</strong><br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

0<br />

Límite de<br />

retracción<br />

Ws<br />

10<br />

Límite líquido<br />

Arcillas poco<br />

plásticas<br />

CL-ML<br />

20<br />

30<br />

Limos poco<br />

compresibles<br />

40<br />

9 Plástica 9 Líquida<br />

Límite plástico<br />

Wp<br />

50<br />

l p=0.73 (W L-20 )<br />

60<br />

Arcillas muy<br />

plásticas<br />

Limos muy<br />

compresibles<br />

70<br />

Límite líquido<br />

W L<br />

LÍMITE RETRACCIÓN.- Humedad del suelo saturado con volumen<br />

mínimo.W<br />

s<br />

e 1 1<br />

= = −<br />

ρ γ ρ<br />

LÍMITE PLÁSTICO.- Humedad del suelo que permite rodar cilindros<br />

de 3mm de diámetro sin que se desmoronen.<br />

LÍMITE LÍQUIDO.- Humedad del suelo que hace que se unan los<br />

bordes de la muestra tras 25 golpes en la<br />

cuchara de Casagrande.<br />

INDICE <strong>DE</strong> PLASTICIDAD.- I p=W L-W p<br />

D<br />

80<br />

90<br />

100


GRANULOMETRÍA<br />

% <strong>DE</strong> PARTÍCULAS <strong>DE</strong> DIÁMETRO MENOR QUE<br />

EL INDICADO<br />

00<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

00<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

100 50<br />

100 50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

40<br />

GRAVA ARENA<br />

1<br />

GRAVA<br />

30<br />

20<br />

10<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0.2<br />

DIÁMETRO <strong>DE</strong> LAS PARTÍCULAS, en mm.<br />

10 3<br />

5 4<br />

2 3 4<br />

2<br />

Coeficiente de uniformidad C<br />

Si C u # 4 (suelo uniforme)<br />

1<br />

1<br />

ARENA<br />

D60<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0.2<br />

D<br />

D<br />

u = 60<br />

10<br />

5 6 7<br />

0.1<br />

D30<br />

0.1<br />

0.05<br />

0.04<br />

0.03<br />

0.02<br />

0.05<br />

0.04<br />

0.03<br />

0.02<br />

LIMO ARCILLA<br />

LIMO<br />

D10<br />

0.01<br />

0.01<br />

8<br />

0.005<br />

0.004<br />

0.003<br />

0.002<br />

0.005<br />

0.004<br />

0.003<br />

0.002<br />

0.001<br />

ARCILLA<br />

0.001


PERMEABILIDAD <strong>DE</strong>L SUELO<br />

Muestra de suelo<br />

Permeabilidad LEY <strong>DE</strong> DARCY<br />

c=caudal<br />

l<br />

k=permeabilidad (cm/sg)<br />

c=k·i·A·t i=h/l (gradiente hidraulico)<br />

A=sección muestra<br />

t=tiempo<br />

Tabla de permeabilidades (aproximadas)<br />

Tipo de suelo Permeabilidad<br />

Grava >0.1<br />

Arena 0.1>k>0.001<br />

Arena limosa 0.001>k>10 -5<br />

Limo 10 -5 >k>10 -7<br />

Arcilla 10 -7 >k<br />

h (nivel constante)


LEY <strong>DE</strong> TERZAGHI<br />

f<br />

z<br />

s<br />

Ni<br />

S<br />

γN<br />

γA<br />

N<br />

N.F.<br />

u<br />

Por equilibrio de fuerzas<br />

( )<br />

N = N + u S − s<br />

N<br />

S<br />

i<br />

N<br />

S u<br />

i ⎛ s ⎞<br />

= + ⎜1<br />

− ⎟<br />

⎝ S⎠<br />

Pero en suelos normales<br />

s


EL FENÓMENO <strong>DE</strong>L SIFONAMIENTO<br />

Δh<br />

l<br />

H<br />

Nivel constante<br />

Arena<br />

Nivel constante<br />

l<br />

l<br />

σ<br />

u σ'<br />

H Δh<br />

Al aumentar la presión de entrada del agua, pueden anularse las<br />

tensiones efectivas en toda la masa de terreno Sifonamiento.<br />

γ<br />

l + H + Δh<br />

= l +<br />

γ<br />

γ sat Δh<br />

= H − H<br />

γ<br />

L<br />

sat<br />

L<br />

El gradiente hidráulico que provoca el sifonamiento se llama gradiente<br />

crítico.<br />

i<br />

Δh γ sat<br />

= i = − 1<br />

H<br />

γ<br />

c c<br />

L<br />

H·γsat/γl


ENSAYO EDOMÉTRICO<br />

Esquema de edómetro<br />

PORTA COMPARADOR<br />

TORNILLOS <strong>DE</strong><br />

FIJACIÓN<br />

PROCESO <strong>DE</strong> ENSAYO<br />

PIEZAS <strong>DE</strong><br />

MATERIAL<br />

ENDURECIDO<br />

PIEDRAS<br />

POROSAS<br />

SECCIÓN<br />

TRANSVERSAL<br />

<strong>DE</strong>L TUBO <strong>DE</strong><br />

CARGA<br />

PISTON <strong>DE</strong><br />

CARGA<br />

SUELO AGUA<br />

25 mm<br />

RANURAS PARA CANALIZAR<br />

EL DRENAJE <strong>DE</strong> LA PIEDRA<br />

POROSA INFERIOR<br />

PORTA COMPARADOR<br />

CÉLULA <strong>DE</strong> PLÁSTICO<br />

TRANSPARENTE<br />

- Carga inicial pequeña según el tipo de terreno.<br />

- Se mantiene la carga hasta consolidación (24 horas).<br />

- Se hacen nuevos escalones de carga (duplicando).<br />

- Se descarga por escalones.<br />

- En cada escalón se mide la altura de la muestra.<br />

- Se pesa la muestra (P). Se deseca y se vuelve a pesar (Ps).


CURVAS EDOMÉTRICAS<br />

Indice de huecos en %<br />

CURVA EDOMÉTRICA (Escala natural)<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

0<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

9<br />

10<br />

Indice de huecos en %<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

0<br />

CURVA EDOMÉTRICA (Esc. semilogarítmica)<br />

Tensión en kg/cm2 Tensión en kg/cm2<br />

0.25<br />

0.5<br />

Línea de<br />

recarga<br />

Línea de<br />

descarga<br />

1<br />

2<br />

4<br />

Línea de<br />

carga<br />

8<br />

16<br />

32<br />

64


RESULTADO <strong>DE</strong>L ENSAYO EDOMÉTRICO<br />

h oH<br />

Δh<br />

h o<br />

posición final<br />

Volumen final de huecos<br />

V<br />

Hf<br />

P − P<br />

=<br />

γ<br />

L<br />

S<br />

Volumen final parte sólida<br />

VS = Vf − VHf<br />

Altura equivalente parte sólida<br />

h<br />

S<br />

S<br />

VS<br />

Vf<br />

VHf<br />

P − P<br />

= = − = hf<br />

−<br />

A A A A ⋅ γ<br />

Indices de huecos<br />

Inicial e<br />

Final e<br />

Deformación unitaria<br />

Δh h − h<br />

ε = =<br />

h h<br />

ε<br />

=<br />

0 0<br />

e 0 − e<br />

1+<br />

e<br />

( 1<br />

)<br />

e = e − ε + e<br />

0<br />

0 0<br />

f<br />

h s<br />

V − V<br />

=<br />

VS<br />

h f − hs<br />

=<br />

h<br />

0<br />

=<br />

h f<br />

S<br />

L<br />

h o<br />

Volumen final V f=A·h f<br />

Peso muestra inicial P<br />

Peso muestra desecado P s<br />

h ⋅ A − hSA h − h<br />

=<br />

=<br />

h A h<br />

0 S 0 0<br />

s<br />

h − h<br />

OH H OH H<br />

h + h<br />

OS OH<br />

=<br />

S<br />

h OH h<br />

−<br />

hOS<br />

h<br />

hOH<br />

1+<br />

h<br />

OS<br />

H<br />

S<br />

S<br />

S


RESISTENCIA AL CORTE<br />

Ensayo de corte directo<br />

6<br />

4<br />

1 Cuadrante para deformaciones verticales<br />

2 Tensión vertical<br />

3 Esfuerzo cortante<br />

4 Armadura superior movil<br />

Micrómetro para<br />

deformación vertical<br />

Agua que rodea la caja<br />

de corte<br />

Dispositivo de tracción<br />

Gato de carga<br />

5<br />

7<br />

8<br />

1<br />

2<br />

5 Armadura inferior fija<br />

6 Cuadrante para desplazamientos horizontales<br />

7 Piedra porosa superior<br />

8 Piedra porosa inferior<br />

SECCIÓN <strong>DE</strong> CAJA <strong>DE</strong> CORTE<br />

Tensión normal compresión<br />

Tensión tangencial cortante<br />

3<br />

Yugo de carga<br />

Piedra porosa<br />

Rejilla de latón perforada<br />

Distositivo de tracción<br />

Esfuerzo cortante<br />

medido con un anillo<br />

Cojinetes


RESULTADOS <strong>DE</strong>L ENSAYO RECTAS <strong>DE</strong> COULOMB<br />

Terrenos incoherentes Terrenos coherentes<br />

t =s·tgf t =c + s·tgf c cohesión<br />

Tensión tangencial kp/cm2<br />

Tensión tangencial kp/cm2<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

0<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

0<br />

TERRENOS INCOHERENTES<br />

1<br />

2<br />

TERRENOS COHERENTES<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

Tensión normal kp/cm2<br />

3<br />

Φ<br />

4<br />

Φ<br />

5<br />

5


ENSAYO <strong>DE</strong> CORTE<br />

ANULAR<br />

Rueda para<br />

aplicar la<br />

torsión<br />

Carga vertical<br />

SECCIÓN DIAMETRAL A-A<br />

Placas porosas<br />

dentadas<br />

Suelo<br />

Base<br />

Rueda para aplicar la torsión<br />

Muestra de suelo<br />

A A<br />

Polea horizontal<br />

Cable<br />

Polea vertical Polea vertical<br />

Carga para aplicar<br />

la torsión<br />

ESQUEMA EN PLANTA <strong>DE</strong> LA DISPOSICIÓN<br />

GENERAL <strong>DE</strong>L APARATO<br />

soporte comparador<br />

tubo de drenaje<br />

motor<br />

sin-fin<br />

válvula extractora<br />

de aire<br />

arillo tórico<br />

pilares<br />

arillo tórico<br />

probeta<br />

arillos tóricos<br />

llave de paso<br />

ENSAYO <strong>DE</strong> CORTE ANULAR<br />

Tensión normal ! Compresión<br />

Tensión tangencial ! Torsión<br />

ENSAYO TRIAXIAL<br />

Compresión por presión hidrostática s 2<br />

Compresión por pistón s 1 - s 2<br />

Estado final s x = s 1<br />

s y = s z = s 2<br />

ENSAYO TRIAXIAL<br />

topo de giro<br />

pistón<br />

corona<br />

cabeza de célula<br />

válvula de seguridad<br />

tubo de plástico<br />

membrana<br />

papel de filtro<br />

disco poroso<br />

palomilla de cierre<br />

base de célula


A<br />

Φ<br />

c.ctgΦ<br />

τ<br />

O<br />

ENSAYO TRIAXIAL<br />

c<br />

π -<br />

4<br />

RESULTADOS <strong>DE</strong>L ENSAYO TRIAXIAL<br />

senF ’ BC<br />

AC<br />

Φ 2<br />

B<br />

Φ<br />

Φ<br />

σ<br />

2<br />

C<br />

σ + σ<br />

1 2<br />

2<br />

σ<br />

1<br />

σ1 − σ 2<br />

σ σ<br />

senφ<br />

= 2<br />

1 − 2<br />

=<br />

σ1 + σ 2 + c ⋅ ctgφ<br />

σ1 + σ 2 + 2c<br />

⋅ ctgφ<br />

2<br />

σ − σ = σ senφ + σ senφ + 2c<br />

⋅ cos φ<br />

1 2 1 2<br />

( ) ( )<br />

σ 1− senφ − σ 1+ senφ = 2c<br />

⋅ cos φ<br />

1 2<br />

π + Φ<br />

4 2<br />

A partir de cada uno de los valores de s 1, s 2 puede calcularse el otro<br />

σ = σ<br />

2 1 1<br />

σ = σ<br />

1−<br />

senφ<br />

2c<br />

⋅ cos φ 2⎛<br />

π φ⎞ ⎛ π φ⎞<br />

− = σ tg ⎜ − ⎟ − 2ctg⎜<br />

− ⎟<br />

1+<br />

senφ<br />

1+ senφ<br />

⎝ 4 2⎠<br />

⎝ 4 2⎠<br />

1+<br />

senφ<br />

2c<br />

⋅ cos<br />

φ 2 ⎛ π φ⎞ ⎛ π φ⎞<br />

− = σ tg ⎜ − ⎟ + 2ctg⎜<br />

− ⎟<br />

1−<br />

senφ<br />

1− senφ<br />

⎝ 4 2⎠<br />

⎝ 4 2⎠<br />

1 2 2<br />

σ


EMPUJES <strong>DE</strong>L TERRENO SOBRE ESTRUCTURAS<br />

z<br />

σy=σ h<br />

σh<br />

σz<br />

σz<br />

σz<br />

σh<br />

z<br />

σz<br />

σh<br />

y<br />

σx=σh<br />

q<br />

x<br />

σx=σy=σh<br />

σz=γz+q<br />

q<br />

σ γσ x y γσ z<br />

ε x = − − =<br />

E E E<br />

σ h γσ h γσ z<br />

= − − = 0<br />

E E E<br />

σ = γ + q<br />

σ<br />

s x=s y=s h<br />

s z=? z+q<br />

La tensión es desconocida.- Se<br />

determina por las condiciones<br />

de contorno.<br />

Suelo confinado<br />

ε = ε = 0<br />

x y<br />

Suelo<br />

contenido por<br />

un muro.<br />

z z<br />

γ<br />

γ σ =<br />

1−<br />

h z<br />

σz<br />

σz<br />

σh<br />

q


EMPUJES <strong>DE</strong> RANKINE.<br />

A Φ O<br />

c.ctgΦ<br />

s h ! valor inicial<br />

desconocido<br />

τ<br />

c<br />

RECTA <strong>DE</strong> COULOMB<br />

σa σh σz=γz+q σh σp<br />

empujes activos<br />

empujes pasivos<br />

s h ! Disminuye hasta llegar a la<br />

rotura del terreno<br />

Empuje del terreno sobre el muro ! Empuje activo.<br />

σ<br />

λ<br />

a<br />

a<br />

⎛ π φ⎞<br />

2 ⎛ π φ⎞<br />

= −2c tg⎜ − ⎟ + ( γz<br />

+ q) tg ⎜ − ⎟<br />

⎝ 4 2⎠ ⎝ 4 2⎠<br />

2 ⎛ π φ⎞<br />

= tg ⎜ − ⎟<br />

⎝ 4 2⎠<br />

( )<br />

σ = − 2c<br />

λ + λ γ + q<br />

a a a z<br />

Empuje del muro sobre el terreno ! Empuje pasivo.<br />

σ<br />

λ<br />

p<br />

a<br />

⎛ π φ⎞<br />

2 ⎛ π φ⎞<br />

= − 2c<br />

tg⎜ + ⎟ + ( γz<br />

+ q) tg ⎜ + ⎟<br />

⎝ 4 2⎠ ⎝ 4 2⎠<br />

2⎛<br />

π φ⎞<br />

= tg ⎜ + ⎟<br />

⎝ 4 2⎠<br />

( )<br />

σ = − 2c<br />

λ + λ γ + q<br />

a p p z


TENSIONES SOBRE EL SUELO CARGADO.<br />

MO<strong>DE</strong>LO <strong>DE</strong> BOUSSINESQ.<br />

y<br />

y<br />

z<br />

z<br />

ψ<br />

σ θ<br />

σ<br />

r<br />

ρ<br />

r<br />

σ z<br />

τ rz<br />

x<br />

σ r<br />

Medio semiindefinido:<br />

Medio indefinido bajo el plano xy.<br />

Cargas sobre el plano<br />

E = cte<br />

E<br />

ν = − 1 = cte 0 ≤ ν ≤ 0. 5<br />

2G<br />

Suelo incomprensible<br />

ε1 + ε 2 + ε3<br />

= 0<br />

ε − νε − νε = 0 ν = 0. 5<br />

q<br />

Carga puntual sobre medio<br />

semiindefinido.- Coordenadas<br />

cilíndricas.<br />

x<br />

2<br />

Q ⎡ 3 2 cos ψ ⎤<br />

= 3 ψ ψ − ( − ν)<br />

π<br />

⎢ cos sen 1 2 2<br />

2 z ⎣<br />

1+<br />

cos ψ<br />

⎥<br />

⎦<br />

2<br />

Q ⎡ 3 cos ψ ⎤<br />

σ = −( 1− 2ν) ψ − θ<br />

π<br />

⎢cos<br />

2<br />

2 z ⎣ 1+<br />

cosψ<br />

⎥<br />

⎦<br />

3Q<br />

5<br />

σ z = cos ψ<br />

2<br />

2πz<br />

3Q<br />

4<br />

τ = cos ψ ⋅senψ<br />

rz<br />

2<br />

2πz


Carga puntual sobre medio semiindefinido.- Coordenadas polares.<br />

y<br />

z<br />

q<br />

ψ<br />

σ<br />

ρ<br />

σθ<br />

ρ<br />

σφ<br />

τρφ<br />

σρ<br />

ν<br />

= ( − ν) ψ −<br />

πρ<br />

−<br />

Q ⎡<br />

1 2 ⎤<br />

2<br />

⎣<br />

⎢<br />

2 cos<br />

2 ⎦<br />

⎥<br />

σθ Q<br />

= −( 1− 2ν) 2<br />

2πρ<br />

⎡ 1 ⎤<br />

⎢cos<br />

ψ −<br />

⎣ 1+<br />

cosψ<br />

⎥<br />

⎦<br />

2<br />

Q cos ψ<br />

σϕ = −( 1− 2ν) 2<br />

2πρ 1+<br />

cos ψ<br />

Q senψ<br />

⋅ cos ψ<br />

τ = ( 1− 2ν ρϕ ) 2<br />

2πρ 1+<br />

cosψ<br />

Para un suelo incompresible ?=0.5<br />

σ<br />

3cos<br />

ψ Q<br />

= ⋅ σ = σ = σ = 0<br />

2<br />

2 πρ<br />

ρ θ ϕ ρϕ<br />

x


Carga lineal uniforme sobre un medio semiindefinido.<br />

Coordenadas cartesianas<br />

σ<br />

σ<br />

τ<br />

z<br />

h<br />

zh<br />

y<br />

z<br />

q<br />

ψ<br />

r<br />

σz<br />

q<br />

ψ<br />

πr<br />

q<br />

ψ ψ<br />

πr<br />

ψ ψ<br />

π<br />

sen<br />

q<br />

r sen<br />

2 3<br />

= cos<br />

2 2<br />

= cos<br />

2<br />

2<br />

= cos<br />

τzh<br />

σh<br />

x<br />

Coordenadas cilíndricas (eje y)<br />

y<br />

z<br />

q<br />

ψ<br />

2q<br />

σr = cos<br />

ψ<br />

r<br />

σ = 0<br />

τ<br />

ϕ<br />

rϕ<br />

= 0<br />

τrϕ<br />

σr<br />

σϕ<br />

x


ISOSTÁTICAS.- Envolventes de las tensiones principales.<br />

En polares<br />

σ ≠ 0 σ = σ = 0<br />

ρ ϕ θ<br />

Isostáticas ! rectas radiales<br />

curvas ortogonales ! circunferencias.<br />

O<br />

Q<br />

ISOBARAS.- Lineas de igual presión.<br />

Carga lineal<br />

2q σ = σ r = cos ψ<br />

r<br />

En ambos casos<br />

ρ<br />

= cte<br />

cos ψ<br />

Q<br />

σρ<br />

Carga puntual<br />

rectas + esferas<br />

Carga lineal<br />

planos + cilindros<br />

Para la tensión radial s ?<br />

Carga puntual<br />

Esferas tangentes a O<br />

Carga lineal<br />

Cilindros tangentes a OY<br />

Carga puntual<br />

2 2 3Q<br />

cos<br />

σ = σ z + τrz<br />

= ⋅<br />

2π<br />

ρ<br />

, ecuación de la circunferencia tangente.<br />

2<br />

2<br />

ψ


DISTRIBUCIÓN <strong>DE</strong> TENSIONES<br />

Modelo de Boussinesq<br />

γ=0.5<br />

σz<br />

O<br />

Q=10t<br />

4 kg/cm2<br />

3kg/cm2<br />

2kg/cm2<br />

Q<br />

ψ<br />

σz<br />

10<br />

20<br />

30<br />

40<br />

50<br />

60 cm<br />

TENSIONES VERTICALES TENSIONES HORIZONTALES<br />

σx<br />

σr


TENSIONES BAJO UNA CARGA EN FAJA<br />

σh<br />

τzh<br />

σz<br />

2a<br />

q<br />

ε<br />

ε<br />

ψ<br />

q<br />

σt<br />

σr<br />

q<br />

σr<br />

= +<br />

π<br />

q<br />

σ t = −<br />

π<br />

τ = 0<br />

Isostáticas Isobaras<br />

σ<br />

σ<br />

τ<br />

z<br />

h<br />

zh<br />

( ψ senψ)<br />

( ψ senψ)<br />

q<br />

= +<br />

π<br />

q<br />

= −<br />

π<br />

q<br />

= sen sen<br />

π<br />

( ψ senψ<br />

cos2ϕ)<br />

( ψ senψ<br />

cos2ϕ)<br />

( ψ 2ϕ)


TENSIONES BAJO LA ESQUINA <strong>DE</strong> UN<br />

RECTÁNGULO<br />

Fórmula de Steinbrenner<br />

σ<br />

σ<br />

σ<br />

τ<br />

τ<br />

τ<br />

z<br />

G<br />

z<br />

x<br />

y<br />

xz<br />

yz<br />

xy<br />

z<br />

b<br />

r 1<br />

r 2<br />

r<br />

a<br />

q ⎡ ab abz ⎛ 1 1 ⎞⎤<br />

= ⎢arctg<br />

+ ⎜ + 2 2 ⎟⎥<br />

2π<br />

⎣ zr r ⎝r<br />

r 1 2 ⎠⎦<br />

y<br />

q<br />

q ⎡ ab abz⎤<br />

= arctg<br />

π<br />

⎢ − 2<br />

2 ⎣ zr r r<br />

⎥<br />

1 ⎦<br />

q ⎡ ab abz⎤<br />

= arctg<br />

π<br />

⎢ − 2<br />

2 ⎣ zr r r<br />

⎥<br />

2 ⎦<br />

2<br />

q ⎡b<br />

z b⎤<br />

= −<br />

π<br />

⎢ 2<br />

2 ⎣r<br />

r r<br />

⎥<br />

2 1 ⎦<br />

2<br />

q ⎡a<br />

z a⎤<br />

= −<br />

π<br />

⎢ 2<br />

2 ⎣r<br />

r r<br />

⎥<br />

1 2 ⎦<br />

q ⎡ z ⎛ 1 1⎞<br />

⎤<br />

= ⎢1+<br />

− z⎜ − ⎟⎥<br />

2π<br />

⎣ r ⎝r1<br />

r2<br />

⎠⎦<br />

x<br />

r = a + z<br />

1<br />

2 2<br />

r = b + z<br />

2<br />

2 2<br />

r = a + b + z<br />

2 2 2


Tensiones en puntos no correspondientes a esquinas<br />

A1<br />

G<br />

A2<br />

A3 A4<br />

Punto interior Punto exterior<br />

s=s 1+s 2+s 3+s 4<br />

A2 A4<br />

A1<br />

s =s 1 -s 2 -s 3+ s 4<br />

A3<br />

G


PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO <strong>DE</strong> CIMENTACIÓN<br />

1 Rocas (1)<br />

No estratificadas<br />

Estratificados<br />

Naturaleza del terreno<br />

2 Terrenos sin cohesión (2)<br />

Graveras<br />

Arenosos gruesos<br />

Arenosos finos<br />

3 Terrenos coherentes<br />

Arcillosos duros<br />

Arcillosos semiduros<br />

Arcillosos blandos<br />

Arcillosos fluidos<br />

4 Terrenos deficientes<br />

Fangos<br />

Terrenos orgánicos<br />

Rellenos son consolidar<br />

Observaciones<br />

Presión admisible en<br />

kg/cm 2 para profundidad<br />

de cimentación en m. de:<br />

0 0.5 1 2 #3<br />

30<br />

10<br />

-<br />

-<br />

-<br />

-<br />

-<br />

-<br />

-<br />

40<br />

12<br />

4<br />

2.5<br />

1.6<br />

-<br />

-<br />

-<br />

-<br />

50<br />

16<br />

5<br />

3.2<br />

2<br />

4<br />

2<br />

1<br />

0.5<br />

60<br />

20<br />

6.3<br />

4<br />

2.5<br />

4<br />

2<br />

1<br />

0.5<br />

60<br />

20<br />

8<br />

5<br />

3.2<br />

4<br />

2<br />

1<br />

0.5<br />

En general de resistencia nula,<br />

salvo que se determine<br />

experimentalmente el valor<br />

admisible.<br />

(1) a) Los valores que se indican corresponden a rocas sanas pudiendo<br />

tener alguna grieta.<br />

b) Para rocas meteorizadas o muy agrietadas las tensiones se<br />

reducirán prudencialmente.<br />

(2) a) Los valores indicados se refieren a terrenos consolidados que<br />

requieren el uso del pico para removerlos.<br />

Para terrenos de consolidación media en los que la pala penetra con<br />

dificultad, los valores anteriores se multiplican por 0.8.<br />

Para terrenos sueltos que se mueven fácilmente con la pala, los<br />

valores se multiplican por 0.5.<br />

b) Los valores indicados corresponden a una anchura de cimiento igual<br />

o superior a 1 m. En caso de anchuras superiores, la presión se<br />

multiplicará por la anchura del cimiento multiplicada en metros.


Naturaleza del terreno<br />

Presión admisible en<br />

kg/cm 2 para profundidad<br />

de cimentación en m. de:<br />

c) Cuando el nivel freático diste de la superficie de apoyo menos de su<br />

anchura, los valores de la tabla se multiplican por 0.8.<br />

ASIENTOS GENERALES ADMISIBLES<br />

Características del edificio Asiento general máximo<br />

admisible en terrenos:<br />

Sin<br />

cohesión.<br />

mm.<br />

Coherentes.<br />

mm.<br />

Obras de carácter monumental 12 25<br />

Edificios con estructura de hormigón<br />

armado de gran rigidez.<br />

Edificios con estructura de hormigón<br />

armado de pequeña rigidez.<br />

Estructuras metálicas hiperestáticas.<br />

Edificios con muros de fábrica.<br />

Estructuras metálicas isostáticas.<br />

Estructuras de madera.<br />

Estructuras provisionales.<br />

35 50<br />

50 75<br />

50 75<br />

Comprobando que no se<br />

produce desorganización<br />

en la estructura ni en los<br />

cerramientos.


CÁLCULO <strong>DE</strong> ASIENTOS.<br />

Datos precisos Conocimiento detallado del terreno<br />

Método edométrico.<br />

Tensiones sobre el terreno.<br />

- Se calculan las tensiones iniciales en el terreno.<br />

- Se divide el terreno en franjas horizontales.<br />

- Se calculan las tensiones medias en cada franja tras la acción del<br />

cimiento.<br />

- Se calcula la disminución del grueso de cada franja por la fórmula<br />

edométrica.<br />

e e<br />

Dh<br />

1 e h<br />

− e → terreno inicial<br />

γ<br />

γ<br />

= i i<br />

+ e → terreno cargado<br />

γ<br />

El asiento será s ∑ Δhi<br />

n<br />

=<br />

i=<br />

1


MÉTODO ELÁSTICO<br />

Suelo como material elástico Isótropo<br />

Módulo de Young E<br />

S Por ensayo edométrico.<br />

2 2<br />

⎛ 2ν<br />

⎞ 1 ⎛ 2ν<br />

⎞<br />

E = ⎜1−<br />

⎟ = ⎜1−<br />

⎟<br />

⎝ 1−<br />

ν⎠<br />

m ⎝ 1−<br />

ν⎠<br />

Para el valor medio ?=0.3<br />

E = 0 74 =<br />

m<br />

1<br />

. 0. 74<br />

S Por estimación<br />

v<br />

v<br />

Anisótropo<br />

( σ 2 − σ1)(<br />

1 + e1)<br />

e − e<br />

1 2<br />

( σ − σ )( 1+<br />

e )<br />

2 1 1<br />

e − e<br />

1 2<br />

Grava compacta E=1000 kg/cm 2<br />

Arena compacta E=500 kg/cm 2<br />

Arena suelta E=200 kg/cm 2<br />

Arcilla dura E=100 kg/cm 2<br />

Arcilla semidura E=50 kg/cm 2<br />

Arcilla blanda E=20 kg/cm 2<br />

Fango o turba E


Algunas expresiones de asientos ( método elástico ).<br />

Carga aislada<br />

θ<br />

P<br />

Para la superficie<br />

P<br />

sZ<br />

r<br />

So<br />

u r<br />

z<br />

P 1+<br />

ν<br />

s = ⋅<br />

z<br />

2πr<br />

E<br />

⋅ − ν + θ senθ<br />

2<br />

[ 2( 1 ) cos ]<br />

u<br />

r<br />

P 1+<br />

ν<br />

= ⋅<br />

2πr<br />

E<br />

2<br />

[ ( 1 2ν)<br />

cosθ cos θ]<br />

⋅ − − + + ⋅<br />

θ<br />

⋅senθ ⋅tg<br />

2<br />

s<br />

u<br />

o<br />

o<br />

2<br />

P 1−<br />

ν<br />

=<br />

2πr<br />

E<br />

P 1− ν − 2ν<br />

= −<br />

2πr<br />

E<br />

Cimentación sobre estrato<br />

firme<br />

s=s o -s z<br />

2


Carga en faja<br />

2a<br />

So<br />

sz ’ 2@q 1&?2<br />

|x&a|x&a<br />

@ 2a@(1%ln z)%ln<br />

p E |x%a| x%a<br />

Bajo el centro de la faja el asiento será<br />

s0 ’ 2@q 1&?2<br />

@<br />

p E<br />

2a@(1%ln z)<br />

q<br />

z<br />

Cimentación sobre estrato<br />

firme a profundidad z


Carga circular de radio r.<br />

Bajo el centro S = q senθ<br />

+ ( − ν)<br />

E<br />

z<br />

z<br />

b<br />

a<br />

q<br />

z<br />

θ<br />

y<br />

z r<br />

r<br />

q<br />

1+<br />

ν<br />

x<br />

−<br />

1 2<br />

sen<br />

1 cosθ<br />

θ<br />

En la superficie-centro<br />

−<br />

So = 2qr E<br />

1 ν<br />

En la superficie-borde<br />

4 1−<br />

ν<br />

So = qr<br />

π E<br />

CARGA RECTANGULAR.- Fórmula de Steinbrenner (bajo el vértice)<br />

bq<br />

s = ( C F + C F ) =<br />

E<br />

Siendo<br />

2<br />

2<br />

1 1 2 2 ξ<br />

bq<br />

E<br />

2<br />

C = 1− ν C = 1− ν − 2ν<br />

1<br />

Los coeficientes F 1 y F 2 serán:<br />

2<br />

2


F<br />

F<br />

1<br />

2<br />

( b + a + b ) a + z<br />

2 2 2<br />

a( b + a + b + z )<br />

a<br />

b<br />

z<br />

b arctg<br />

⎡<br />

1<br />

= ⎢ ln<br />

π ⎢<br />

⎣⎢<br />

2 2 2 2<br />

+ ln<br />

=<br />

2π<br />

2<br />

z a<br />

ab<br />

2 2<br />

+ b + z<br />

Para una faja indefinida a=4<br />

⎡ ξ1 ξ − ξ<br />

S = bq⎢ +<br />

⎣E1<br />

E2<br />

2 1<br />

⎤<br />

+ L⎥<br />

⎦<br />

ξ1 E1<br />

ξ2 E2<br />

ξi Ei<br />

F<br />

F<br />

1<br />

2<br />

( a + a + b ) b + z<br />

2 2 2<br />

b( a + a + b + z )<br />

1<br />

= ln<br />

π<br />

z<br />

=<br />

2πb<br />

2 2 2 2<br />

b + z<br />

2 2<br />

b<br />

arctg b<br />

z<br />

Terrenos estratificados<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎦⎥

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!