ASENT-CAP PORT-PLAXIS-eden soto - Eden Soto Aparco

Vista previa del material en texto

Ing. Eden soto aparco 
MODELAMIENTO GEOTECNICO DE TERRENO PARA FINES DE CIMENTACION CON 
PLAXIS V8.5 
ASENTAMIENTO. 
Una cimentación puede fallar por falla de corte del suelo soportado. Sin embargo, antes de la 
ocurrencia de la falla de corte en el suelo, también es posible que una cimentación se someta a 
un asentamiento lo suficientemente grande para causar daño a una estructura y hacerla 
disfuncional para el fin para el que está diseñada. El asentamiento referido aquí puede ser de dos 
tipos: 
• Asentamiento de consolidación (dependiente del tiempo) de la(s) capa(s) de arcilla 
ubicada(s) debajo de la cimentación, y 
• Asentamiento elástico, que se produce más o menos en un corto tiempo después que la 
cimentación se somete a la carga estructural. 
• El asentamiento total = asentamiento por consolidación + asentamiento elástico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Una cimentación cargada de manera uniforme, perfectamente flexible, descansando sobre un 
material elástico como arcilla saturada, tendrá un perfil de hundimiento como el que se muestra en 
la fig.1. debido a un asentamiento elástico. Sin embargo, si la cimentación es rígida y está 
descansando sobre un material elástico como arcilla, se somete a un asentamiento uniforme y la 
presión de contacto se redistribuirá. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1: Asentamiento elástico de cimentaciones flexibles y rígidas 
La fig. 1: muestra una cimentación poco profunda que tiene un plano de BXL. El fondo de la 
cimentación se encuentra a una profundidad de Df. También una capa de roca/incompresible se 
encuentra a una profundidad H por debajo del fondo de la cimentación. El coeficiente de Poisson 
y el módulo de elasticidad de la capa compresible son µs y Es, respectivamente. La carga neta 
por unidad de área en el nivel de la cimentación es qo. 
Janbu et al. (1956) propusieron una relación generalizada para estimar el asentamiento elástico 
promedio de una cimentación flexible cargada uniformemente situada sobre arcilla saturada (µs = 
0.5). 
Esta relación incorpora (a) el efecto de empotramiento, Df, y (b) el efecto de la existencia de una 
capa rígida a una profundidad somera, o 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Christian y Carrier (1978) hicieron una evaluación crítica de los factores A1 y A2, y los resultados 
se presentan en forma gráfica. Los valores interpolados de A1 y A2 de estas gráficas se dan en 
las tablas 17.1 y 17.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BRAJA M. DAS “fundamentos de ingeniería geotécnica” 
 
GUIA DEL MANUAL DE PLAXIS V8.5 
Este manual tiene el propósito de orientar a los investigadores en el manejo correcto del software. 
Metodología: 
Para este caso se usó el método Elástico Lineal (Linear Elastic). Lo que indica que necesitaremos los 
parámetros de resistencia (Φ, C), pero si asumiremos los valores para (ѵ, E) del manual del Plaxis para 
un suelo tipo (ML-SW). Por lo tanto, se puede realizar un análisis de deformación plana. Se utilizan 
elementos de 15 nodos para simular la situación. La unidad de tiempo se establece en días [Day]. Las 
otras dimensiones se dejan por defecto (longitud: [m], fuerza: [kN]). 
Las características del suelo son tomadas del estudio de mecánica de suelos. 
MUESTRA 3: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LIM.ATTERBERG
L.L (%) 39.21
L.P (%) 25.61
I.P (%) 13.6
SUCS SW-ML
MUESTRA 3
 
PRIMERO: 
Iniciamos con doble clic el icono del programa el cual nos aparece una ventana: 
Créate/Open Project. 
Hacemos clic en New Project. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ahora aparece la Ventana de propiedades del Proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nombre del proyecto 
Zapata. 
Modelo: deformación plana 
Elegimos 15 nodos de análisis 
Para deformación y 12 nodos para 
El análisis de esfuerzos 
 
 
Ahora aparece el cuadro de propiedades del proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEGUNDO. 
En esta parte pasaremos a dibujar el talud y los refuerzos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
08 m. 
04 m. 
Dibujar 
geometría 
Dibujar 
platea 
Dibujar 
anclaje 
Definir 
limites 
Definir 
materiales 
Definir 
Malla (mesh) 
Detalle de la zapata 
ML-SW 
Definir 
Carga puntual 
 
TERCERO. 
Propiedades de los materiales 
 
 
 
 
 
Definimos suelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Definimos la zapata (concreto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Definir 
materiales 
 
CUARTO: 
Generación de la malla. 
 
 
 
 
Hacemos clic en Update, para actualizar el modelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
QUINTO: 
Ahora vamos a definir las condiciones iniciales del modelo geotécnico. 
 
 
 
 
 
 
 
Generador de 
presión de poros 
Clic 
Generador de 
esfuerzos iniciales 
Generador de malla 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SEXTO: Calculo (Calculate) 
 
 
 
 
 
Guardamos y generamos dos etapas de análisis. 
Etapa 1: Sin Carga. 
Etapa 2: Con Carga (q=100 KN = 10.19 ton.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Elegimos un punto de control A. en el centro de la zapata. 
 
 
 
 
 
 
Punto de control 
A 
 
OCTAVO: Salida de datos OUTPUT. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DESPLAZAMIENTO TOTAL. Punto A. 
Utot.= 58.44X10-3m 
Utot.= 5.84 cm > 2.5 cm (El suelo colapsa) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Deformada total. Malla de elementos finitos (Mesh) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zona de influencia de las 
deformaciones 
 
GRAFICA: (MSTAGE VS IUI) 
en esta grafica observamos la variación de la deformación del terreno hasta llegar al 100% de 
proceso de las etapas constructivas (Mstage), logrando obtener una Def.total de 0.058 m del punto 
A en la segunda etapa de análisis con carga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CALCULO DE ESFUERZOS. 
En esta sección veremos la distribución de esfuerzos verticales en un terreno bajo una zapata 
cuadrada según el modelo propuesto por Boussinesq desarrollado a finales del siglo XIX 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esfuerzo Medio Extremo. 
Con un valor de: 𝜎𝑚.𝑒𝑥𝑡 = 88.66 𝐾𝑃𝑎 
Equivalente a: 𝜎𝑚.𝑒𝑥𝑡 = 0.9 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esfuerzo Medio Efectivo. 
Con un valor de: 𝜎𝑚.𝑒𝑓𝑒𝑐. = 88.66 𝐾𝑃𝑎 = 0.9𝑘𝑔/𝑐𝑚2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El bulbo de presiones a medida que desciende se reduce, 
incrementando la zona de afectación del terreno. 
 
Conclusiones 1: del Plaxis se obtuvo. 
• Para una zapata de 1mX1m de concreto con una carga puntual de 100KN se 
obtuvieron los siguientes resultados de diseño. 
• Asentamiento elástico: 𝑆𝑒 = 5.8 𝑐𝑚 lo que indica que es mayor a 1” y por 
consiguiente el asentamiento es excesivo y el suelo colapsa. 
• Esf. medio efectivo: 𝜎𝑚.𝑒𝑓𝑒𝑐. = 88.66 𝐾𝑃𝑎 = 0.9𝑘𝑔/𝑐𝑚2 lo 
que indica que es menor a 1 y por consiguiente el suelo es de baja resistencia a 
la carga impuesta. 
 
SEGUNDO ANÁLISIS DE ASENTAMIENTO Y CAPACIDAD DE RESISTENCIA 
DEL SUELO. 
Mantenemos las dos etapas de análisis. 
Etapa 1: Sin Carga. 
Etapa 2: Con Carga (q = 50 KN = 5.09 ton.) 
DESPLAZAMIENTO TOTAL: (Punto A) 
Utot= 20.54X10-3m 
Utot= 2.045 cm < 2.5 cm (El suelo presenta asentamiento tolerable) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zona de influencia de los desplazamientos: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Deformada total. Malla de elementos finitos (Mesh) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zona de influencia de las 
deformaciones 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cálculo de esfuerzos: 
Esfuerzo Medio Extremo. 
Con un valor de: 𝜎𝑚.𝑒𝑥𝑡 = 79.68 𝐾𝑃𝑎 
Equivalente a: 𝜎𝑚.𝑒𝑥𝑡 = 0.81 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esfuerzo Medio Efectivo. 
Con un valor de: 𝜎𝑚.𝑒𝑓𝑒𝑐. = 61.95 𝐾𝑃𝑎 = 0.63𝑘𝑔/𝑐𝑚2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusiones2: del Plaxis se obtuvo. 
• Para una zapata de 1mX1m de concreto con una carga puntual de 100KN se 
obtuvieron los siguientes resultados de diseño. 
• Asentamiento elástico: 𝑆𝑒 = 2.045 𝑐𝑚 lo que indica que es menor a 1” y 
por consiguiente el asentamiento se controla bien. 
• Esf. medio efectivo: 𝜎𝑚.𝑒𝑓𝑒𝑐. = 61.95 𝐾𝑃𝑎 = 0.63𝑘𝑔/𝑐𝑚2 
lo que indica que es menor a 1 y por consiguiente el suelo es de baja resistencia 
a la carga impuesta. 
• Para ambos casos de análisis con q=100KN y q=50KN la capacidad de resistencia 
del suelo están por debajo de 1 lo que indica que el suelo en estudio es de baja 
capacidad portante.