Análisis y discusión de artículos científicos relacionados a los asentamientos de cimentaciones superficiales

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE”

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA CONSTRUCCIÓN

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

GRUPO No 3

MECÁNICA DE SUELOS II

Análisis y discusión de artículos científicos relacionados

a los asentamientos de cimentaciones superficiales.

Almachi Michael1,

Guzmán Hans2,

 Páez Jennifer3,

Pérez Emily4,

Pinta Mateo5,

Ugsha Veronica6

E- mail: maalmachi1@espe.edu.ec, higuzman1@espe.edu.ec, jfpaez2@espe.edu.ec, evperez2@espe.edu.ec, jmpinta@espe.edu.ec pvugsha@espe.edu.ec

DOCENTE: Ing. Byron Omar Morales Muñoz

NRC:4092

    FECHA DE ENTREGA:20/07/2022

PERÍODO ACADÉMICO:  MAY – SEP 2022 (202250)

1. INTRODUCCIÓN.

El presente trabajo de investigación exploratoria se llevó a cabo a través de la lectura y búsqueda de diversos artículos relacionados a los asentamientos de cimentaciones superficiales.

Como sabemos, las cimentaciones superficiales son aquellas conformadas por elementos estructurales, encargados de transmitir las cargas al suelo firme, situado a poca profundidad, por lo general estas cimentaciones se utilizan en terrenos rocosos o de muy buena resistencia, sin embargo, esto no quiere decir que los asentamientos existentes no produzcan graves daños en las estructuras y en la población.

Es uno de los más grandes problemas que enfrentamos los Ingenieros Civiles por tal razón es importante abordar esta temática ya que nos ayuda a conocer y profundizar acerca del tema y así evitar errores que afecten la calidad de vida de las personas cuando ejerzamos nuestra carrera.

Para el análisis y discusión de este fenómeno abarcamos diversos temas como, por ejemplo:  definiciones importantes, criterios de asentamiento, métodos de estimación de asentamientos, tipos de cimentaciones superficiales, procedimiento de diseño para zapatas en arena en base a ensayos SPT, Método de Terzaghi y Peck, asentamiento admisible en cimentaciones de edificaciones para finalizar, se muestra una discusión de todos los participantes de esta investigación en donde damos a conocer nuestros puntos de vista y sobre todo nuestro conocimiento de la temática abordada.

1. OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL.

Realizar una investigación bibliográfica mediante una lectura comprensiva de varios artículos científicos relacionados a los asentamientos de cimentaciones superficiales para el conocimiento de posibles soluciones aplicando nuevas tecnologías.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

• Recopilar la información de los artículos seleccionados por cada integrante para la comprensión del tema propuesto.  

• Analizar el criterio de cada integrante sobre los artículos seleccionados para el razonamiento acerca de los asentamientos de cimentaciones superficiales.

• Comprender los factores que producen los asentamientos desarrollados en cimentaciones superficiales mediante aplicaciones tecnológicas para la precaución de este suceso.

1. DESARROLLO.

A continuación, visualizamos los diferentes artículos de investigación exploratoria:

1. Diseño Geotécnico De Cimentaciones Superficiales

El desarrollo tecnológico y el avance existente en la rama de la construcción actualmente, surge la problemática de que la propuesta de la Norma de Diseño Geotécnico de Cimentaciones Superficiales vigente en Cuba no cumple con los parámetros necesarios para el diseño, específicamente en los casos de suelos predominantemente friccionales con comportamiento no lineal. Por esta razón se realiza una actualización de los coeficientes para el cálculo de las características del suelo y se propone el empleo de nuevas metodologías para el diseño de las cimentaciones en este tipo de suelo.

Se realiza una validación de esta metodología de Diseño Geotécnico de Cimentaciones Superficiales haciendo una comparación entre los tres Métodos de Diseño más utilizados: Método de los Esfuerzos Admisibles (MEA), Método del Factor de Seguridad Global (MFSG) y el Método de los Estados Límites, el cual es el que está sugiriendo la nueva norma en fase de aprobación y publicación. Con esto se va a demostrar que a pesar que los MEA y MFSG son más fáciles y menos engorrosos, con el MEL se logran diseños más racionales y económicos.  (FRANCO, 2018)

1. Diseño de Cimentación Superficial de Tanque Séptico Para Almacenamiento de Agua Residual Utilizando Métodos: Hansen – Vesic - Comunidad Maravillas - Cusco 2021”

El tanque séptico Sobre la cimentación superficial Castillo señala que: en estructuras las cimentaciones son consideradas superficiales cuando estas transmiten carga al suelo por medio de presión bajo su base sin presentar ningún tipo de rozamientos laterales. Un cimiento es superficial cuando su ancho es igual o mayor que su profundidad. Encontrándose las zapatas en forma general y losas de cimentación. Para cimentar tanques sépticos se puede hacer uso de las zapatas. Dimensiones de la variable Independiente: Diseño de Cimentación superficial de tanque séptico Dimensión 1: Factores de diseño de cimentación Son aquellos relacionados al método de cálculo de capacidad de portante, fundamentales diseñar una cimentación y son de seis tipos: factores de capacidad de carga, de forma, de profundidad, de inclinación, de terreno y de base. (Laura, 2016).

Brinch Hansen en el año 1970 presenta un resumen referido a cimentaciones superficiales para el cálculo de la capacidad portante última, siguiendo la teoría de Terzaghi, presentando tres factores de capacidad portante, donde dos son iguales, a los que uso Meyerhof. Así, para calcular esta capacidad portante Hansen emplea factores de capacidad de carga, de forma, de profundidad, de inclinación, de terreno y de base. Es importante mencionar que el procedimiento que propone Hansen es muy similar al propuesto por Vesic, pero con cambios puntuales en el término. Es importante mencionar que la metodología de la cual se hizo uso fue explicativa. Asimismo, como conclusión obtenida se puede mencionar que, mediante el empleo de los Métodos de Terzaghi, Hansen y Vesic se pudo apreciar que la capacidad de carga admisible es mayor a las cargas solicitadas, por consiguiente, el terreno de fundación soportará las cargas de los muros de contención en la zona en estudio. (Castillo, 2021)

1. Asentamiento Admisible en cimentaciones de edificaciones

Dentro de un proyecto de construcción, es importante tomar en cuenta el patrón de comportamiento de un asentamiento diferencial, pues de ello dependerá el control específico que se le debe aplicar a cada área de este y en función de un enfoque económico, permanente y analítico de la naturaleza de la estructura y las cargas a las cuales está sometida. Alva, J. (2015).

Según Karl Von Terzaghi, el padre de la Mecánica de Suelos, el asentamiento promedio admisible de las cimentaciones para un edificio común será de S_min=25mm, lo que va acorde a la normativa NEC-SE-CM sobre Geotecnia y Cimentaciones, es decir, es importante efectuar una serie de ensayos que nos permitan contemplar las condiciones del suelo, para lo cual podemos seguir ciertos lineamientos tales como:

• Reunir Información de la Estructura: Geología, Topografía, Factores Climáticos.
• Investigación de Campo: Perforaciones, Calicatas, Ensayos in situ, condiciones subterráneas.
• Selección del tipo de cimentación: Profundidad, Estabilidad frente a fuerzas horizontales.
• Monitoreo del asentamiento admisible: Condiciones suelo/roca, modificación del diseño.

Todos estos aspectos son muy necesarios en función de determinar el asentamiento admisible de nuestra cimentación, y todas siguen el mismo objetivo de evitar la aparición de una distorsión angular, la cual se puede representar de la siguiente manera:

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Figura. Esquema de la acción de una distorsión angular sobre una edificación común

1. Determinación de la capacidad de carga en cimentaciones superficiales sobre bases estratificadas en suelos friccionales

La cimentación es aquella parte que transmite las cargas de la estructura al sub-suelo. Si la capa del suelo que se encuentra cerca de la superficie posee una potencia adecuada para asumir las cargas de la superestructura, entonces los cimientos pueden encontrarse a profundidades pequeñas. Sin embargo, si los estratos superiores son demasiado débiles para tomar las cargas, estas tienen que ser trasmitidas a profundidades mayores por medio de cimientos profundos. Por lo tanto, las cimentaciones pueden ser estudiadas en dos grandes grupos, las profundas y las superficiales. (Murthy, 2007) Las cimentaciones superficiales, a las cuales está enfocada esta investigación, se encuentran muy a menudo en la práctica de ingeniería geotécnica. Terzaghi (1943), Meyerhof (1953), Vésic (1973) y otros investigadores han proporcionado herramientas para estimar la capacidad de carga de los suelos basados en los parámetros de resistencia a cortante que plantea el criterio de MohrCoulomb. (Beneditt, 2018). La capacidad de carga en suelos con comportamiento friccional puro apoyados en bases no homogéneas se determinó empleando las formulaciones propuestas por la Norma Cubana para el diseño geotécnico de cimentaciones superficiales y las de Meyerhof y Hanna, como métodos analíticos, estos resultados se compararon con la modelación 3D mediante el software Abaqus/CAE. La aplicación del Método de los Elementos Finitos y su implementación computacional constituye una herramienta alternativa en la modelación computacional de cimentaciones superficiales apoyadas en bases no homogéneas y su fiabilidad ha sido probada en los últimos años. Su aplicación a un número representativo de muestras con condición de carga vertical centrada sobre suelos friccionales, permitió obtener valores de capacidad de carga que se asemejan más a la realidad que los obtenidos por los métodos analíticos. (González, 2018)

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