ENTREGA 3
CONSOLIDACIÓN DEL SUELO
PRESENTADO POR:
DANIEL E. GUAUQUE MELLADO
PRESENTADO A:
Msc. DIANA MILENA ZAMBRANO
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
MECÁNICA DE SUELOS
CONSTRUCCIÓN EN ARQUITECTURA E INGENIERÍA
BOGOTÁ, D.C.
NOV, 2023.
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Consolidación del suelo: Análisis y consideraciones en proyectos de construcción, Ejercicios de Mecánica de suelos
Un ejercicio práctico sobre la consolidación del suelo, un proceso fundamental en la mecánica de suelos con implicaciones cruciales en la planificación y ejecución de proyectos de construcción. Se aborda la importancia de comprender y gestionar adecuadamente la consolidación, ya que tiene un impacto directo en la estabilidad de las estructuras. El documento analiza los cambios en la estructura y densidad del suelo, las consecuencias de los asentamientos verticales y la necesidad de realizar estudios geotécnicos antes de iniciar cualquier proyecto. Se discuten las implicaciones de la consolidación en el diseño y selección de cimentaciones, así como las técnicas de mejora del suelo. La consolidación es un elemento clave en la toma de decisiones durante todas las fases de un proyecto de construcción, cuya consideración es esencial para garantizar la durabilidad y estabilidad a largo plazo de las estructuras.
Tipo: Ejercicios
2023/2024
1 / 9
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ENTREGA 3
CONSOLIDACIÓN DEL SUELO
PRESENTADO POR:
DANIEL E. GUAUQUE MELLADO
PRESENTADO A:
Msc. DIANA MILENA ZAMBRANO UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS MECÁNICA DE SUELOS CONSTRUCCIÓN EN ARQUITECTURA E INGENIERÍA BOGOTÁ, D.C. NOV, 2023.
CONTENIDO
- INTRODUCCIÓN
- DESARROLLO
- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
2. DESARROLLO
El siguiente esquema representa el perfil estratigráfico y modelo estructural de un puente a construir sobre un rio. El puente está conformado por una losa y dos estribos, todos en concreto reforzado, un estribo en cada orilla del rio. Cada estribo a su vez corresponde a una zapata rectangular alargada de 2 m de ancho (fijo), sobre la cual se apoya un muro de espesor 0.5 m (fijo) también de selección rectangular. a) (12%) Para asegurar el adecuado funcionamiento estructural del puente, se requiere que el aseguramiento elástico diferencial entre los dos estribos no excede 1.2 cm. Si el estribo derecho tiene longitud fija L=8 m ( perpendicular a la figura), calcule la magnitud mínima L (perpendicular a la figura) que debe tener el estribo izquierdo. b) (4%) Una vez calculada la longitud del estribo izquierdo, comente sobre la viabilidad de la construcción del estribo izquierdo. Para resolver el problema, siga las siguientes condiciones:
- El subsuelo en el estribo izquierdo comprende un depósito aluvial, compuesto por una capa de arena limpia de 8 m de espesor que reposa sobre una capa de grava limpia de 4 m de espesor.
- El subsuelo en el estribo derecho comprende únicamente 12 m de espesor de arenisca meteorizada.
- Peso unitario del concreto: 24 kN/m^3.
- La carga viva del puente es de 20% del peso de la losa del puente.
- A la carga muerta del puente (concreto de la losa y estribos) se le debe aplicar un factor de mayoración de 1.4. Igualmente, la carga viva se debe mayorar por un factor de 1.7.
- Suponga que las cargas totales (mayoradas) de la losa del puente se distribuyen equitativamente sobre cada estribo.
- Una vez excavados y construidos, sobre cada estribo se compacta verticalmente un relleno granular con peso unitario γT = 18 kN/m^3.
- La longitud de apoyo de la losa cada estribo (longitud del estribo, L ) debe ser como mínimo igual al ancho de la losa (8 m) para asegurar distribución uniforme de las cargas.
- Utilice para sus cálculos la ecuación de asentamientos elásticos de Gazetas (1985). Asentamiento Inmediato S = (2Q/EL) ∙ (1 – υ^2 ) ∙ μF ∙ μD ∙ μMuro ESTRIBO IZQUIERDO Donde, El módulo de Elasticidad (E): E = (10 Mpa ∙ 5 m + 5 0 Mpa ∙ 3 m) / 8 m = 25 Mpa = 25000 kN/m^2 Relación de Poisson ( υ) : υ = (0.25 ∙ 5 m + 0.2 ∙ 3 m) / 8 m = 0. 023 Coeficiente de fricción (μF): μF = 0.45 ∙ (Ab/L^2 )-0. μF = 0.45 ∙ (8 m ∙ 2 m / (8)^2 )-0.38^ = 0. Coeficiente de corrección de profundidad de desplante (μD):
E = 16 GPa (ó 16000000 kN/m^2 ) Coeficiente de corrección de profundidad de desplante (μD): μD = 1 - 0.08 ∙ (Df/B) ∙ (1 – 4/3 ∙ Ab/L^2 ) μD = 1 - 0.08 ∙ ( 1 / 2 ) ∙ (1 – 4/3 ∙ (8 m ∙ 2 m)/ (8)^2 ) = 0.9 7 Coeficiente de fricción de muro (μMuro): μMuro = 1 - 0. 16 ∙ (Aw/Ab)0.^54 Donde, Aw = 2A 1 + 2A 2 + 2A 3 + 2A 4 Aw = 2 ∙ ( 0 .5 ∙ 0.5) + 2 ∙ (2 ∙ 0.5) + 2 ∙ ( 0 .5 ∙ 8 ) + 2 ∙ (0.5 ∙ 8 ) = 18.5 m^2 μMuro = 1 - 0. 16 ∙ ( 18.5 m^2 /8 m ∙ 2 m)0.^54 = 0.6 34 Peso del Estribo Derecho WEstribo derecho = ( 2880 kN) / 2 = 1440 kN Carga viva QViva = ( 1440 kN ∙ 20 ) / 100 = 288 kN Carga muerta QMuerta = 1440 kN ∙ 20 ) + (2 ∙ 0.5 + 0.5 ∙ 0.5) ∙ 8 ∙ (24 kN/m^3 ) = 1680 kN Carga del Estribo Derecho QEstribo derecho = ( 1680 kN ∙ 1 .4) + ( 288 kN ∙ 1. 7 ) = 2841.6 kN Asentamiento Inmediato Estribo Derecho S (^) Derecho = (2∙(2841.6 kN)/( 16000000 kN/m^2 )∙(8 m))∙(1–(0. 15 )^2 ) ∙ (0.76) (^) ∙ (0.92)∙ (0.6 34 ) = 0. 000019 m
ASENTAMIENTO DIFERENCIAL
S (^) Izquierdo – S (^) Derecho < 0. 0 .0089 < 0. ANÁLISIS: Se cumple con el criterio de que el asentamiento diferencial es menor a 0.01 2 , indicando que se cumple con un criterio específico relacionado con el movimiento vertical de la estructura, por lo cual se puede alargar la longitud del estribo, ya que no quedaría por fuera del ancho de la loza.
3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- El asentamiento del estribo izquierdo corresponde a 0.0090 m y el asentamiento del estribo derecho corresponde a 0. 000019 m, lo que corresponde a un asentamiento diferencial de 0.0089 m. Indicando que hay suficiente uniformidad en el asentamiento de la estructura, lo que permitiría alargar la longitud del estribo sin comprometer la estabilidad de la misma.
- La consolidación del suelo emerge como un elemento central en el ámbito de la mecánica de suelos, con repercusiones sustanciales en la construcción en arquitectura e ingeniería. La comprensión profunda de este proceso es esencial para anticipar y gestionar eficazmente los asentamientos del suelo, garantizando la estabilidad y durabilidad de las estructuras construidas.
- La realización de estudios geotécnicos exhaustivos es fundamental antes de cualquier proyecto de construcción. Estos estudios proporcionan información crucial sobre las propiedades del suelo y permiten anticipar posibles problemas de consolidación. La consolidación del suelo influye directamente en la selección y diseño de cimientos, siendo imperativo adaptarlos a las características específicas del suelo para garantizar una distribución adecuada de cargas y prevenir asentamientos no deseados.
- La atención a la consolidación del suelo desde las etapas iniciales del diseño y planificación contribuye a prevenir problemas a largo plazo, como deformaciones estructurales y pérdida de capacidad de carga, que podrían surgir como consecuencia de asentamientos diferenciales. En casos donde la consolidación del suelo podría representar un desafío, la aplicación de técnicas de mejora del suelo, como la compactación o el uso de geosintéticos, puede ser