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

Artículo técnico

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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.

En este artículo técnico, el objetivo principal es determinar la resistencia al apoyo según el [1] anexo D y distinguir entre las condiciones del suelo "drenado" y "no drenado".

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

Para determinar la resistencia al rozamiento de la placa de asiento conforme al [1] Anexo D, tiene que 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". En este contexto, también vale la pena mencionar un artículo anterior en el que se describió la entrada del perfil de suelo y la determinación de la resistencia a rodamiento para una estructura de suelo estratificada con suelo drenado.

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
φ k = 35.0 °
c ' k = 0,007 MN / m²
c uk = 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"

En RF- / FOUNDATION Pro, los términos "drenado" y "no drenado" también se deben interpretar como "drenados" y "no drenados". 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 apoyo para estructuras sin drenar se determina de acuerdo con [1], anexo D, Eq. (D.1) para:

$\frac{\mathrm R}{\mathrm A'}\;=\;\left(\mathrm\pi\;+\;2\right)\;\cdot\;{\mathrm c}_\mathrm{uk}\;\cdot\;{\mathrm b}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm i}_\mathrm c\;+\;\mathrm q$
Donde,
A' = área eficaz de la base B' ⋅ L'
c uk = cohesión total del suelo no drenado
b c = factor para la pendiente de la superficie de la base
s c = factores de forma de la superficie de la base
i = factor 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
b c = 1,00, ya que en RF-FOUNDATION Pro siempre se asume una posición horizontal de la unión al suelo
s c = 1,197
i c = 0,963
q = 0,005 kN/m²

Utilizado en (D.1), esto resulta en una resistencia característica R k / 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

Dado que la determinación de la resistencia al rozamiento para condiciones de suelo drenado ya se ha documentado en un artículo anterior , no volveremos a examinar 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 al respecto en el manual de RF-FOUNDATION Pro en el capítulo 3 bajo " Deslizamiento ".

Palabras clave

Cimentación Consolidado Sin Endurecer

Referencia

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

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