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Cómo calcular la resistencia de un terreno

Discusión en 'Información geotécnica' iniciada por chiqui20, 04/09/2010.

  1. chiqui20

    chiqui20 Novel

    En el caso de un edificio de 4 plantas, destinado a viviendas, emplazado en un terreno cuyo perfil geotécnico pongo abajo y sabiendo que en general, el ámbito medio de los pilares es de 25m2.
    ¿Aconsejarías al promotor la posibilidad de realizar un garaje en sótano o no?

    PERFIL GEOTÉCNICO
    cota = -1.60 m y Sigma = 0.4
    cota = -2.60 m ------ Nivel Freático
    cota = -3.00 m y Sigma = 1.1
    cota = -4.50 m y Sigma = 2.2
    cota = -7.80 m y Sigma = 3.0
    cota = -13.30 m y Sigma = 4

    ¿¿Alguien podría explicarme los cálculos que tengo que realizar??

    Muchas gracias
  2. frankie

    frankie Junior

    estimado/a amigo,

    si en el perfil geotécnico que indicas los valores de "sigma" son las tensiones de rotura del terreno (¿es correcto?), habrá que pensar que lo que preguntas es por los cálculos a realizar para determinar la cimentación más idónea y la tensión admisible de servicio en una estructura

    bueno... la cosa es muy sencillita, no reviste complicación de ninguna clase

    primero tienes que tener una idea clara de la geología en la zona de influencia del edificio, puesto que sin diferenciar entre diferentes materiales mal podrás establecer un modelo geotécnico realista... ojo... un modelo geológico y geotécnico seguro va más allá de tener una relación de profundidades respecto a tensiones de rotura.

    segundo, para cada una de las unidades geológicas consideradas, deberás pensar si se adapta bien un mismo modelo de comportamiento geotécnico, o bien, en cada una de ellas diferenciar distintas unidades

    una vez hecho esto, para cada unidad geotécnica (se entiende como tal la extensión del espacio bajo rasante en la que ciertos parámetros geomecánicos son uniformes) tendrás que definir cuales son los parámetros resistentes (resistencia al corte drenada - fi, c - y no drenada - Su) así como deformacionales (módulos de deformación, o coeficientes de recompresión, compresión y tensión de preconsolidación si estás tratando con terrenos susceptibles de consolidación)

    hecho ésto, únicamente te queda realizar un proceso iterativo en el cual, para cada modelo de cimentación que plantees (según su tipo, dimensiones, y cota de apoyo) estimes el valor de la tensión de hundimiento, y a partir de la cual obtengas el coeficiente de seguridad respecto a rotura, y por otro lado, una estimación de la deformación previsible del terreno (asientos totales, asientos diferenciales y valoración de la distorsión angular de la estructura en función de los contrastes de cargas y de las variaciones del terreno)

    por cierto... ten en cuenta que apoyar a una cota determinada del subsuelo comporta generar una influencia bajo esa cota y hasta una profundidad de entre dos y seis veces el ancho del cimiento, por lo que los parámetros a considerar del subsuelo serán los de todas las capas del terreno que queden en esa zona, con lo que el número de variables que intervienen en la ecuación es generalmente superior a los que, de forma simplista, aplicarías si pensases en una única capa de material (donde apoyas el cimiento)

    procediendo de esta forma, es cuestión de irse acercando (iterativamente, como te digo) al modelo de cimentación más favorable y a los valores de tensión de servicio que permitan minimizar en la medida de lo razonable los costes de la cimentación

    hasta aquí tenemos resuelto lo más sencillito del estudio del terreno... visto y solucionado ésto habrá que ocuparse de verificar que no tenemos problemas "patológicos" del subsuelo... a saber

    - que no nos afecten aguas subterráneas (valorando el posible alcance de las fluctuaciones de las mismas)

    - que el terreno no sea susceptible a cambios de comportamiento por los cambios de humedad (suelos expansivos, suelos colapsables...)

    - que las excavaciones que realicemos sean seguras, tanto en cuanto a lo que afectará a la obra como a nuestros vecinos

    - que el dimensionado de los elementos de contención esté bien justificado en función de los parámetros de resistencia al corte y empujes de los terrenos por encima de la cota de vaciado (para lo cual procederás de una forma análoga a lo especificado para la cimentación)

    creo que con esto ya tendrás la información geotécnica que necesita tu proyecto y podrás valorar si realmente es necesario hacer o no ese sótano

    ahora bien... si por una de esas cosas de la vida las "sigmas" que indicas en tu cuadro son las tensiones admisibles de servicio de una cimentación, para responder a la pregunta, lo primero que habría que tener claro es sobre el tipo de terreno que tienes allí (más allá de las "sigmas") y a qué modelo de cimentación se refieren esas tensiones admisibles de servicio, pues como bien sabes, el valor de la tensión admisible de servicio no es una característica intrínseca del terreno, si no el resultado de una combinación entre los parámetros geomecánicos del mismo (fi, c, Su, E, Cc, Gn....), y un modelo concreto de cimentación

    suponiendo (que es mucho suponer) que las sigmas sean las tensiones admisibles de servicio para una zapata aislada de 2 x 2 m (por decir algo), y considerando un edificio de 4 plantas (no es una gran obra, desde luego, para justificar un sótano por las buenas), por lo que se ve, hasta los 4.5 m no tienes un terreno que aguante nada del otro jueves... y tienes el freático a la -2.60 m

    ergo... tienes un problema...

    porque... si 0.4 kg/cm2 es la tensión admisible para una zapata, si en lugar de una zapata haces una losa, con esa tensión tendrás un asiento que no será compatible con la estructura (entiendo que sabemos porqué. ¿verdad?), así que esa estructura no puede cimentarse con losa (ya que el peso de cuatro plantas ya te está llegando a 0.4 kg/cm2)

    tampoco puedes hacer una cimentación con pozos por encima de 4 m, porque las tensiones admisibles son bajas y cuento que los axiles por cada pilar serán de unos 800 kN (de ahí, haciendo un pozo hasta la -3.0 te saldría un cimiento cuyo peso propio ya está en el orden de magnitud de la tensión admsible a la cota de apoyo, por lo que no nos vale para nada)

    de otro lado, hacer un sótano por debajo del freático es un marrón que difícilmente se justifica (salvo que estés construyendo en una zona en la que el precio por metro cuadrado edificado supere los 5000 €)

    finalmente, hacer pozos por debajo de la cota piezométrica tampoco es nada aconsejable, salvo que tengas experiencia en ese terreno y en trabajar así en esa zona (imagínate que el material por encima de 4.5 m no tiene cohesión... un desastre)

    para acabarlo de arreglar... hablar tensiones admisibles para cimentaciones superficiales a 7.8 o 1.3 m de profundidad ¿tiene algún sentido?

    déjame ahora hacerte una pregunta... ¿por casualidad al lado de esa obra no habrán un montón de viviendas cimentadas desde el año de la catapúm a una cota situado sobre el freático, y que no tienen ningún problema?

    otra pregunta... ¿los valores de "sigma" proceden de una correlación de ensayos "in situ" de tipo dinámico?

    si la respuesta a las dos anteriores preguntas es SÍ, mi humilde conclusión es que no tienes un problema con el terreno... tienes un problema de interpretación de los datos de partida del análisis del terreno... no sé si el problema de análisis es tuyo o parte del estudio del terreno.

    si la respuesta a las anteriores es "no", yo cro que lo más sencillo y económico es resolver el tema con una cimentación profunda (probablemente micropilotes); te saldrá más económico que hacer un sótano y te olvidarás de que ese sótano, bajo el freático, es un merendollo que cualquier día dará problemas.

    vamos... creo yo...


    frankie
  3. chiqui20

    chiqui20 Novel

    Hola Frankie!! muchas gracias por tu respuesta... uufff... me ha servido de mucha ayuda aunque no tiene nada que ver con el caso que plante. Yo me refería a un caso teórico...
    Verás...las "sigmas" que doy son del terreno... yo simplemente quiero saber si la Sigma solicitada es menor que la sigma del admisible. Pero me parecen pocos datos de partida el ámbito de carga y el número de plantas. Quiero saber a nivel análitico si sería aconsejable hacer un sótano, sabes?

    Por ejemplo:

    Ámbito de carga = 30m2
    5 plantas


    peso/m2/Nºplantas (cargas sin mayorar) = 0.85 tn (para uso de viviendas) ----> peso/m2 por planta de la zapata elegida

    1.- Obtenemos el Axil


    N= 5 x 30 x 0.85 = 127.500 Kg

    2.- Obtenemos Sigma admisible del estudio geotécnico

    Por ejemplo: 2Kg/cm2

    3.- Hallamos Sigma solicitada

    A= N/Sigma admisible = 127500 / 2 = 63750 cm2

    63750 cm2 = 260cm

    Sigma solicitada = N / A = 127500 / 260x260 = 1.89


    1.89 < 2 -------> CUMPLE


    Pero en este caso que te acabo de poner... siempre cumplirá porque yo dimensiono la zapata para que cumpla, no?

    Pero si me dan el perfil geotécnico... tendré que mirar si me conviene cimentar con losa o con zapatas... ver si la sigma solicitada es menor o mayor que la sigma admisible.

    Tú cómo lo harías? tienes idea de cómo encaminarlo?

    Muchas gracias
  4. Neil_Gaiman

    Neil_Gaiman Cadete

    Chiqui20, la tensión admisible no es un parámetro intrínseco del terreno, depende también de la cimentación que vayas a utilizar.

    Si, como dices, te refieres a un caso teórico y a nivel analítico, creo que te faltan datos.
  5. chiqui20

    chiqui20 Novel

    Puede ser Neil_Gaiman.... es de un examen de construcción que tengo por aquí... Yo también pienso que no podría resolverlo calculando analíticamente sino con palabras pero alguna forma habrá.



    Un amigo lo resolvió así, pero no sé de dónde saca el 40%:

    4 plantas
    25m2

    LOSA: 4x800 = 3200 kg/cm2 = 3.2 t/m2

    3.2 ----- 100
    x ----- 40

    x= 1.28 t/m2 = 0.128 Kg/cm2


    ZAPATA: 4x800x25= 80000 kg/cm2

    80000/0.4 = 200000 ----> L= 447.21 = 460 x 460

    200000/460x460=0.38


    Losa: 5x800=4000 kg/cm2 = 4 t/m2

    4 ----- 100
    x ----- 40

    x= 1.60 t/m2 = 0.16 Kg/cm2


    Zapata:5x800x25= 100000 Kg/cm2

    100000/1.1 = 90909 ----> L= 310 x 310


    1.04 < 1.1 ------> CUMPLE

  6. antoni0

    antoni0 Maestro

    Por curiosidad, qué estudias?
  7. chiqui20

    chiqui20 Novel

    arquitectura

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