Cálculo del asiento para cimentaciones individuales según DIN 4019 en RF-/FOUNDATION Pro

Artículo técnico

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Para el cálculo del estado límite de servicio según la sección 6.6 del Eurocódigo 1997-1, el asiento se debe calcular para cimentaciones superficiales. RF-/FOUNDATION Pro permite realizar el cálculo de cimentaciones para una cimentación individual. Para esto, puede seleccionar entre apoyo elástico o cimentación sólida. Al definir el perfil del suelo, es posible considerar varias capas de suelo bajo la base de cimentación. Los resultados del asiento, vuelco de la cimentación y la distribución de tensiones de contacto del suelo se muestran gráficamente en las tablas para proporcionar una visión de conjunto clara del cálculo realizado. Además del cálculo del asiento de la cimentación en RF-/FOUNDATION Pro, el análisis estructural determina la constante elástica representativa para el apoyo y se puede exportar al modelo estructural de RFEM o RSTAB.

General

Ges el asentamiento total de s en el suelo debido a las cargas estructurales se compone de los componentes de la solución inmediata s 0, la solución de consolidación s 1, y el ajuste de la fluencia dependiente del tiempo S2.

s ges = s 0 + s 1 + s 2 = s + s 2

Según DIN 4019 [2] , la liquidación "s" determinada en el método descrito a continuación incluye los dos componentes de la liquidación inmediata y la liquidación de consolidación. La figura 1 muestra gráficamente los componentes de liquidación dependientes del tiempo. El tiempo t 0 representa el tiempo hasta la consolidación completa.

Figura 01 - Componentes dependientes del asiento [2]

Cálculo de asentamiento utilizando los esfuerzos verticales en el suelo

El método de asentamiento que se describe a continuación se basa en el modelo del medio espacio elástico, isótropo y homogéneo. Este enfoque de cálculo también es adecuado para asentar un subsuelo con varias capas.

Para determinar el asentamiento, el suelo se divide en subcapas y se determinan las tensiones verticales del suelo debajo de los cimientos. Con base en la teoría de la elasticidad, se determinan los asentamientos específicos s i de las capas parciales individuales, que luego se suman para formar un asentamiento general s.

$$\mathrm s\;=\;{\mathrm{Σs}}_\mathrm i\;=\;\mathrm\Sigma(\frac{{\mathrm{Δσ}}_{\mathrm z,\mathrm i}}{{\mathrm E}_{\mathrm S,\mathrm i}}\;\cdot\;{\mathrm{Δz}}_\mathrm i)\;\mathrm{nach}\;\mathrm{DIN}\;4019\;\lbrack2\rbrack$$
Donde,
Δσ z, i = establecimiento de tensiones adicionales en la subcapa i
E S, i = módulo de rigidez de la subcapa i
Δz i = espesor de la capa parcial i

Determinación de tensiones verticales del suelo

Para el cálculo del asentamiento, primero se deben determinar las tensiones verticales del suelo. Como base para el cálculo de la tensión y el asentamiento, se supone un modelo del medio espacio elástico-isotrópico. Las tensiones respectivas se diferencian según su causa de la siguiente manera:
σ o = tensión del suelo debido a la carga muerta del suelo
σ z = esfuerzo debido a la carga estructural
σ z, i = tensión debida a la carga estructural en la capa parcial i

Las tensiones verticales del suelo σ z debido a la carga adicional en la profundidad z se pueden calcular sobre la base del enfoque de Boussinesq [3] y el principio de superposición.

Según Boussinesq, el esfuerzo vertical en el suelo se calcula como se muestra en la Figura 2 debido a una carga perpendicular única V en la superficie del medio espacio.

Figura 02 - Tensiones verticales del suelo según Boussinesq [2]

De acuerdo con la Figura 3, se pueden determinar las tensiones verticales del suelo en la profundidad z debajo del punto de la esquina de una tensión rectangular perpendicular uniformemente "flácida" σ z .

Figura 03 - Tensiones verticales del suelo bajo el punto de la esquina de una carga rectangular uniforme [2]

El coeficiente de influencia de la tensión i R también se puede tomar de los nomogramas correspondientes, por ejemplo de DIN 4019 [2].

Al usar los métodos mencionados anteriormente, se crea una distribución vertical de la tensión del suelo en el suelo debajo de los cimientos, que se muestra simbólicamente en la Figura 4.

Figura 04 - Distribución de las tensiones verticales del suelo y asiento relacionado bajo una carga uniformemente distribuida desde [2]

Profundidad de la influencia del asentamiento

Para el cálculo del asentamiento, se deben considerar las tensiones adicionales debidas a la carga del suelo hasta la profundidad de influencia del asentamiento, también llamada profundidad límite. De acuerdo con EN 1997-1 [1] y DIN 4019 [2], se permite asumir la profundidad de influencia del asentamiento a una profundidad z, donde las tensiones adicionales verticales de la carga efectiva del asentamiento ascienden al 20% de la vertical efectiva tensiones iniciales en el suelo.

Bibliografía

[1] Eurocódigo 7 - Diseño, cálculo y diseño en ingeniería geotécnica - Parte 1: Reglas generales; EN 1997-1: 2009
[2]  Suelo - Cálculos de liquidación; DIN 4019: 2015-05
[3]  Boussinesq, J.: Aplicación del potencial según el equilibrio y el movimiento de los sólidos elásticos ... París: Gauthier-Villars, 1885.

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