Determinación de la resistencia al aplastamiento con las condiciones del subsuelo "de drenaje" y "sin drenaje".

Artículo técnico

El módulo adicional RF-/FOUNDATION Pro calcula zapatas aisladas (losas de cimentación, cimentación en cáliz y en bloque) para todos los esfuerzos de apoyo que surgen en el modelo de RFEM/RSTAB. Se realizan los cálculos geotécnicos según EN 1997-1.

Este artículo se centra en determinar la resistencia al aplastamiento según [1], Anejo D y en distinguir entre las condiciones de subsuelo "de drenaje" y "sin drenaje".

Ejemplo: columna articulada con losa de cimentación

Se va a calcular la losa de cimentación de la columna articulada para mostrar las diferencias.

Figura 01 - Columna articulada

Se aplican cuatro casos de carga en la columna: peso propio, carga impuesta, nieve y viento. El siguiente gráfico ilustra los valores de carga.

Figura 02 - Carga

Se generan automáticamente las combinaciones de carga para el cálculo del estado límite último (STR/GEO) según EN 1990 en RFEM, y se usan para los cálculos en RF-/FOUNDATION Pro.

Entrada en RF/FOUNDATION Pro

Desde que se determina la resistencia al aplastamiento de la losa de cimentación según [1], Anejo D, es necesario seleccionar esta opción en el cuadro de diálogo "1.1 Datos generales".

Las dimensiones de la losa de cimentación se definen con una longitud y anchura de 1,25 m respectivamente, y un espesor t de 25 cm.

Desde que sólo se han seleccionado el cálculo de la resistencia al aplastamiento y del deslizamiento en la configuración detallada, en este artículo no tiene importancia la configuración adicional tal como el grado de hormigón, dimensiones de la columna, posibles diámetros de refuerzo, grado de refuerzo, etc. Entonces, los parámetros mencionados no serán parte del cálculo y se puede conservar con la configuración por defecto.

La configuración previa de los parámetros del suelo es crucial para determinar la resistencia al aplastamiento. Esto es posible con el "Perfil del suelo". Respecto a esto, vale la pena mencionar un artículo técnico anterior que explica en detalle cómo introducir un perfil del suelo y cómo determinar la resistencia al aplastamiento para suelos con capas con condiciones del subsuelo de drenaje.

En este caso, el cálculo se lleva a cabo con un parámetro constante del suelo bajo la base de cimentación. Los parámetros del suelo aplicados son los siguientes:

Grava, mezcla de grava-arena-arcilla (GC)
γ = 21.0 kN/³
φk = 35.0°
c'k = 0.007 MN/m²
cuk = 0.040 MN/m²

Es importante tener en cuenta que RF/FOUNDATION Pro sólo muestra los parámetros usados por defecto. Depende de las condiciones del subsuelo "de drenaje" y "sin drenaje" que se hayan seleccionado en el cuadro de diálogo "1.1 Datos generales". Si no se ha seleccionado "mostrar sólo parámetros usados", se muestran todos los parámetros de la capa del suelo.

Figura 05 - Parámetros del suelo

Esfuerzos en apoyos y momentos determinantes

Los esfuerzos en apoyos de la CO4 generada son determinantes para definir la resistencia al aplastamiento. Esta combinación de carga está definida a continuación:

$\frac12\;\cdot\;\mathrm{CO}4\;=\;1,35\;\cdot\;\mathrm G\;+\;1,50\;\cdot\;\mathrm Q\;+\;0,75\;\cdot\;\mathrm S\;+\;0,90\;\cdot\;\mathrm W$

Los esfuerzos resultantes del apoyo se muestran en el gráfico más abajo.

Figura 06 - Esfuerzos en apoyos determinantes de CO4

Distinción entre "de drenaje" y "sin drenaje"

Los términos "consolidado" y "no consolidado" en RF- / FUND Pro se pueden interpretar como "drenado" y "sin drenar". Se tiene que seleccionar antes de empezar el cálculo, y controla si se determina la resistencia al aplastamiento según la ecuación (D.1) o (D.2).

Figura 07 - Selección "de drenaje" y "sin drenaje"

En general, se asume que se absorbe o se quita un aumento de la tensión por la estructura del suelo (estado drenado) en el caso de las condiciones de drenaje del suelo. En el caso de las condiciones sin drenaje del suelo, el incremento de la tensión del suelo no se absorbe por la estructura del suelo, sino por el agua porosa que está con sobrepresión (estado sin drenaje).

Determinación de la resistencia al aplastamiento con las condiciones del suelo sin drenaje

La resistencia al aplastamiento para los resultados de las condiciones sin drenaje según [1], Anejo D, ec. (D.1) resulta de:

$\frac{\mathrm R}{\mathrm A'}\;=\;\left(\mathrm\pi\;+\;2\right)\;\cdot\;{\mathrm c}_\mathrm{uk}\;\cdot\;{\mathrm b}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm i}_\mathrm c\;+\;\mathrm q$
con
A' = área eficaz de la base B' ⋅ L'
cuk = cohesión total del suelo sin drenaje
bc = coeficiente de inclinación del área de la base
sc = factores de forma de la base de cimentación
ic = coeficiente de inclinación de la carga
q = presión excesiva o adicional en el nivel de la base de cimentación

Con la configuración mencionada para el cálculo, se obtienen los siguientes resultados intermedios:

A' = 1,5404 m²
bc = 1,00 desde una posición horizontal desde la articulación
sc = 1,197
ic = 0.963
q = 0,005 kN/m²

Si esto se introduce en (D.1), se obtiene una resistencia al aplastamiento Rk/A' de:

$\frac{\mathrm R}{\mathrm A'}\;=\;\left(\mathrm\pi\;+\;2\right)\;\cdot\;0,040\;\mathrm{MN}/\mathrm m²\;\cdot\;1,197\;\cdot\;0,963\;+\;0,005\;\mathrm{MN}/\mathrm m²$

Por lo tanto, se obtiene el valor de cálculo de la resistencia al aplastamiento:

$\frac{{\mathrm R}_\mathrm k}{\displaystyle\frac{\mathrm A'}{{\mathrm\gamma}_{\mathrm R,\mathrm v}}}\;=\;\frac{0,242\;\mathrm{MN}/\mathrm m²}{1,40}\;=\;0,173\;\mathrm{MN}/\mathrm m²$

Figura 08 - Detalles del resultado del fallo del terreno

Resistencia al aplastamiento para condiciones del subsuelo de drenaje

Como bien se ha explicado la determinación de la resistencia al aplastamiento para condiciones del suelo de drenaje en el artículo anterior, no se repetirá aquí la ecuación (D.2).

Se obtiene la resistencia al aplastamiento para condiciones del subsuelo:

$\frac{{\mathrm R}_\mathrm k}{\displaystyle\frac{\mathrm A'}{{\mathrm\gamma}_{\mathrm R,\mathrm v}}}\;=\;\frac{1,124\;\mathrm{MN}/\mathrm m²}{1,40}\;=\;0,803\;\mathrm{MN}/\mathrm m²$

Resumen

El ejemplo actual muestra la influencia de la selección de las condiciones del subsuelo "de drenaje" y "sin drenaje" en el cuadro de diálogo 1.1. de la determinación de la resistencia al aplastamiento según EN 1997-1 Anejo D. En la práctica, se asumen las condiciones para el suelo drenado en la mayoría de los casos.

Además de esto, RF-/FOUNDATION Pro proporciona la selección entre dos aproximaciones y, si las condiciones no están claras, ofrece la opción de realizar un estudio de caso con las condiciones de drenaje y sin drenaje.

La configuración "de drenaje" y "sin drenaje" también tiene, además de la determinación de la resistencia al aplastamiento, una influencia en el cálculo de la seguridad al deslizamiento y la determinación de la resistencia al deslizamiento. Puede encontrar más información bajo "deslizamiento" en el capítulo 3 del manual RF-FOUNDATION Pro (sólo en inglés).

Palabras clave

suelo drenaje sin drenaje

Referencia

[1]   Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln; DIN EN 1997-1:2014-03

Descargas

Enlaces

Contacte con nosotros

Contacte con Dlubal Software

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD
RFEM Estructuras de hormigón
RF-FOUNDATION Pro 5.xx

Módulo adicional

Cálculo de zapatas, cimentaciones en cáliz y en bloque

Precio de la primera licencia
760,00 USD
RSTAB Programa principal
RSTAB 8.xx

Programa principal

El software de ingeniería estructural para el análisis y dimensionado de estructuras de barras, pórticos y entramados realizando cálculos lineales y no lineales de los esfuerzos internos, deformaciones y reacciones en los apoyos

Precio de la primera licencia
2.550,00 USD
RSTAB Estructuras de hormigón
FOUNDATION Pro 8.xx

Módulo adicional

Cálculo de zapatas, cimentaciones en cáliz y en bloque

Precio de la primera licencia
760,00 USD