FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL TALLER SETTLE3D - ASENTAMIENTOS CAMILA ANDREA GIL MONROY [email protected] DANIEL ALEXANDER VELÁSQUEZ LADINO [email protected]. RESUMEN Settle3 es un software que permite efectuar análisis tridimensionales de asentamientos de cimentaciones superficiales, incluyendo análisis de consolidación primaria, asentamientos elásticos. El análisis realizado se compone de 10 diseños de zapatas, donde se muestra la distribución y comportamiento de estas sobre un mismo terreno que cuenta con dos alturas diferentes, encontrándose 6 de las zapatas a una altura de arena de 3m y en las arcillas una altura de 7m, teniendo las 4 zapatas restantes a una altura de terreno de 1m en arenas y 10m en arcilla, de esta manera la localización de las zapatas afecta la conducta de asentamientos de terreno. . un mayor asentamiento al lado de las demás, 1. Cálculos dado que estas dos zapatas tienen una mayor carga a soportar en el terreno, para el cálculo Para el cálculo de este taller se tuvo en del asentamiento de las primeras 6 zapatas cuenta la fórmula de (Q y q): se debe rediseñar de una manera en que se establezcan zapatas corridas, ya que al DONDE: establecer nuevas áreas en estas zapatas seguirán presentado un asentamiento Q: Carga inicial demasiado alto. q: Carga distribuida 𝑞𝑞 = 𝑄𝑄 𝑏𝑏∗𝑙𝑙 +24 *0.5 2. Conclusiones Realizado el modelo de las zapatas en el programa (settle) se observa que estas no cumplen con el asentamiento entre la relación L/300 que nos indica que a lo largo de los diez años estas zapatas tendrán un comportamiento correcto en el terreno, como se observa las zapatas E y F presentan Ilustración 1 distribución de zapatas fase 1 Autores: elaboración propia. Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Ilustración 2 distribución de zapatas fase 1 Autores: elaboración propia. Para este caso se tiene que sumar las cargas de las zapatas A Y E, F Y J para diseñar unas zapatas corridas, esto para lograr cumplir con la diferencia de asentamiento entre las demás zapatas a estudiar y adaptarnos a la normativa. Ilustración 3 rediseño de cimentación Autores: elaboración propia. Al realizar el rediseño de las zapatas mencionadas se obtienen unas nuevas cargas al igual que una mayor área Datos A, E = Q=355 𝑞𝑞 = (355) + 24 ∗ 0.5 = 37.35 7∗2 Ilustración 4 rediseño de cimentación vista 3d Autores: elaboración propia. q= F, J Q= 399 (399) + 24 ∗ 0.5 = 36.93 2∗8 Luego de rediseñar, se observa que se cumple el asentamiento diferencial entre cada una de las zapatas, contando entre las zapatas I, E, A con un asentamiento de 10.8 mm, entre la I, J, F un asentamiento de 3.6 mm, en las zapatas E, A, B asentamiento diferencial de 4.8 mm, y B, F, J con asentamiento diferencial de 1.2 mm. Al obtener una zapata corrida, el análisis debe establecerse en sus esquinas y centro, instaurando de igual forma la relación de los asentamientos. En el caso de las zapatas que se rediseñaron a zapata corrida, esta no cumple con la normativa en todas sus esquinas, en su esquina superior cuenta con un asentamiento diferencial fuera del límite de la relación que se establece para estos asentamientos (L/300). Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Ilustración 5 propiedades del suelo de fundación Autores: elaboración propia Por otro lado, las zapatas que se encuentran en el otro estrato no presentan asentamientos altos al transcurrir los años, esto debido a que no cuentan con grandes cargas, la zapata que se rediseñar en este modelo es la zapata G, puesto que era la que presentaba la mayor carga entre las demás. Para asignar las propiedades del suelo se utilizó: Suelo 1 Cc: Coeficiente de consolidación normal de 0.44 Cr: Coeficiente de recompresión de 0.04 P’c: Coeficiente de preconsolidación de: 104.4. ϒtotal: 17 Kpa. ϒsat: 21 Kpa. Ilustración 6 rediseño de cimentación Autores: elaboración propia. Tomado de: GeotecniaICCP ETSI Canales, Caminos y Puertos [GeotecniaICCP ETSI Canales, Caminos y Puertos]. (2018 septiembre 12). SETTLE3D 2: Análisis de asientos por consolidación. [Video]. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=alrcebSOlS4 Ilustración 7 rediseño de cimentación Según la ilustración anterior se puede determinar que el suelo evaluado corresponde a una arcilla media, pues todos sus valores de Cc, Cr, e₀ se encuentran dentro de esos parámetros. Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Ilustración 7 redistribución de zapatas 30 días Autores: elaboración propia. Ilustración 10 distribución de zapatas 7300 días Autores: elaboración propia. La diferencia de asentamiento entre la zapata A y B durante la etapa 3 (30 días) es de apenas 4.8mm y en la zapata A y I es de 8.4mm, de la I a la J es de 3.6mm, y de J a B es de 1.2mm, es decir que cumple con los requerimientos de la norma, donde se indica que no deben ser mayor a 15mm. Ilustración 8 redistribución de zapatas 365 días Autores: elaboración propia. Ilustración 9 distribución de zapatas 7300 días Autores: elaboración propia. Ilustración 10 carga máxima en las zapatas rediseñadas Autores: elaboración propia. Según esta gráfica se puede analizar que a partir de la fase 2 el terreno sufre asentamientos bruscos, posteriormente, en la fase 3 el asentamiento entre la anterior etapa y esta no es tan agresivo, entre esta y la anterior puede haber alrededor de 8mm, en la fase 4 se mantiene en el rango, pero luego de la etapa 5 la diferencia de asentamientos es casi imperceptible, lo que Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL indica que el terreno empieza a estabilizarse, esto con apenas 100 días de haber iniciado el proceso constructivo. El asentamiento total del terreno durante 20 años del proceso constructivo es de 57mm, esto según NSR- 10 H.4.9.2 cumpliría ya que allí se especifica que “Los asentamientos totales calculados a 20 años se deben limitar a los siguientes valores: (a) Para construcciones aisladas 30 cm, siempre y cuando no se afecten la funcionalidad de conducciones de servicios y accesos a la construcción. (b) Para construcciones entre medianeros 15 cm, siempre y cuando no se afecten las construcciones e instalaciones vecinas.” Para esta gráfica se puede deducir que en la fase 2 la presión del agua en los poros es de alrededor de 19.8 kpa a una profundidad de 3 metros, pero para la fase 5 la presión de agua en los poros disminuye 6.1kpa con una profundidad de 3 metros, esta presión se disipa partir de la etapa 6 y llega a 0kpa en sus últimas etapas. Tomado de: NSR-10 título H.4.9.2. Ilustración 14 rediseño de cimentación 30 días Autores: elaboración propia. lustración 12 Gráfica de asentamiento vs profundidad, asentamientos de consolidación. Autores: elaboración propia. Los asentamientos por consolidación se producen por la migración gradual del agua hacia afuera de los suelos saturados, como respuesta a una sobre carga externa, entonces desde de la fase 5 a la fase 10, al transcurrir 19 años con 7 meses la perdida de volumen del suelo es de 2.6mm. Durante 20 años de la fase contractiva la perdida de volumen total por consolidación es 12.4mm. La discrepancia de asentamiento entre la zapata C y D durante la etapa 3 (30 días) es de 6mm y en la zapata C y no ocurre asentamiento, de la G a la H es de 3mm, y de H a D es de 9mm, los asentamientos son muy bajos debido a la relación entre la carga y el tamaño de zapata. Ilustración 15 redistribución de zapatas 100 días Autores: elaboración propia. El asentamiento en la etapa 7 (2 años y 7 meses) entre la zapata C y G de 3.mm, en la zapata G y H es de 6mm, de la H a la D es de 9mm el asentamiento se incrementa un poco, pero nada alarmante, y de D a C es de 6mm, la relación entre estos asentamientos es constante. Ilustración 13 grafica de exceso de la presión del agua en los poros. Autores: elaboración propia. Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Desde de la fase 2 a la fase 10, al transcurrir 19 años con 7 meses la perdida de volumen del suelo es de 9.3mm. Durante 20 años de la fase contractiva la perdida de volumen total por consolidación es 27.9mm. Ilustración 16 distribución de zapatas 7300 días Autores: elaboración propia. Se evidencio que a partir de la etapa 7 (2 años y 7 meses) no ocurren cambios de asentamientos entre las zapatas; el asentamiento será inmutable hasta la etapa 10 (20 años), esto indica que el diseño se realizó de manera óptima y no habrá variaciones en terreno. Ilustración 17 Gráfica de asentamiento vs profundidad, asentamientos totales. Autores: elaboración propia. Según esta gráfica se puede analizar que a partir de la fase 2 el terreno sufre asentamientos fuertes, después de la fase 3, los asentamientos son constantes y no tan agresivos, finaliza con un asentamiento aproximado de 27.1 mm, lo que hace que el diseño sea optimo. lustración 18 Gráfica de asentamiento vs profundidad, asentamientos de consolidación. Autores: elaboración propia. Ilustración 19 grafica de exceso de la presión del agua en los poros. Autores: elaboración propia. En la fase 2 la presión del agua en los poros es de alrededor de 26.4kpa a una profundidad de 3 metros, y a partir de la fase 7, la presión empieza a disminuirse hasta los 3kpa con una profundidad de 11 metros, pero solo desde la etapa 8 la presión es de 0kpa. 5. Referencias • • GeotecniaICCP GeotecniaICCP ETSI Canales, Caminos y Puertos [GeotecniaICCP ETSI Canales, Caminos y Puertos]. (2018 septiembre 12). SETTLE3D 2: Análisis de asientos por consolidación. [Video]. Recuperado dehttps://www.youtube.com/watc h?v=alrcebSOlS4. • NSR-10. • Duque Escobar, G. y Escobar P, C., 2022. GEOMECANICA. 1ra ed. [libro electrónico] Manizales, p.216. Disponible en: <https://repositorio.unal.edu.co/bitst Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez FUNDACION UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ream/handle/unal/57121/geomecani ca.pdf> [Consultado el 24 de septiembre de 2022]. Docente: Ing. Leonardo Gutiérrez
