PREDIMENSIONADO Y CÁLCULO PRELIMINAR DE CILINDROS DE FUNDACIÓN

Transcripción

1 PREDIMENSIONADO Y CÁLCULO PRELIMINAR DE CILINDROS DE FUNDACIÓN Arq. Hgo Bonat, Ing. Alberto Elabe, Arq. Iolda Smonett, Ing. Jlo Capdevla, Ing. Ala Adler, Arq. Gabrela Aí, Arq. Raqel Fabre, Arq. Gtavo González, Ing. Edgardo Vergara, Arq. Edardo Wthrh, Arq. Jleta Manlla, Arq. Edardo Rodrígez Cátedra de Etrtra III, FAUD, UNC arelabe@gmal.om Remen Lo lndro o pozo romano onttyen no de lo tema de ndaón má ale dentro de la práta proeonal en la dad de Córdoba. Eto e debe a la arateríta del elo qe bre gran parte de eta dad, qe exgen rerrr a ndaone ndreta para apoyar la etrtra a realzar, a n de lograr n deño tentable. Ete trabajo preenta na herramenta para predmenonar lo lndro de ndaón, grendo armadra de lexón y orte ajtada a lo reqermento del reglamento CIRSOC 01. La planlla realza el állo de lo eerzo de orte y momento letore en toda la longtd del elemento, lo qe dan orgen a la armadra orrepondente. Inda, tambén, el dámetro neearo del enanhe neror para tranmtr la arga qe rebe. La nteraón elo-etrtra e tene en enta a travé del empleo del oeente de balato del elo. Relta de tldad ddáta por la enllez de o y la preentaón gráa de lo reltado obtendo, onttyendo na herramenta adeada para el aprendzaje del omportamento etrtral. Abtrat The ylnder are one o the mot ed ytem o deep ondaton n or ty o Córdoba. Th prate de to the peal haratert o the ol that reqre deep ondaton n order to perorm properly. Th paper preent a tool or the prelmnary degn o the ylnder, ggetng t lexral and hear renorement aordng wth CIRSOC 01 ode o prate. The lexral moment and hear oltaton are allated along the entre element. It alo provde the dameter neeary n order to pport the arred load. The nteraton between ol and trtre are taken nto aont thr the ol ballat oeent. Th tool el or trtral degn edaton de to t mple e and graphal relt, o beng an adeqate mean to ndertand trtral behavor.

2 Introdón La dad de Córdoba, al gal qe otra zona del paí, preenta peralmente n etrato de elo loéo qe pera, en algno ao, lo 0m de epeor. La prnpal arateríta de ete tpo de elo e propenón a rr proeo de olapo por hmedemento bajo arga, debdo a etrtra maroporoa y lgera ementaón [1,]. Eta arateríta mpla qe, en la práta proeonal, ea habtal el empleo de ndaone pronda o ndreta qe permtan alanzar n trato etable y de ente apadad portante. En ete entdo, el lndro de ndaón relta apropado para tranerr la arga atante a na determnada pronddad, yo proedmento típo de ejeón onte en la exavaón, manal o meána del te del lndro, para lego enanhar la pnta y por últmo oloar la armadra y hormgonar. El proeo de állo de ete tpo de ndaone, para arga vertale, mpla onderar la ontrbón de la retena ronal y de la pnta. Generalmente, en ete tpo de geomateral, e debe deprear la rón lateral qe peda aportar el elo peral (aprox. 4 a 5m), ante la pobldad de qe la mma e anle por hmedemento del elo qe rodea al lndro []. No obtante, e ondera la retenón qe oree el elo a la arga horzontale. El modelado de la nteraón elo-etrtra pede realzare on alqer programa qe permta la mplementaón de reorte qe aproxmen la reaón lateral del terreno medante n anál dreto. Sn embargo empre relta onvenente dponer de na herramenta enlla qe alte el predmenonado y állo prelmnar de la etrtra de ndaón de na manera rápda y eente. En ete trabajo e preenta na planlla de állo qe permte determnar álmente dmenone y armadra para lndro de ndaón totalmente enterrado, preenta na alda gráa nteratva y n ngreo enllo de dato qe permten evalar la nlena de la dtnta varable qe ntervenen. El proeo de állo, mplíto en la planlla dearrollada en ete trabajo, prevé la determnaón de lo eerzo de orte y momento letore del lndro de ndaón, el allo del dámetro neearo de ampana para tranmtr a la pnta la arga qe rebe, de modo qe el elo trabaje a na tenón menor o gal a la admble, y por últmo, determna la armadra longtdnale y tranverale neeara. La planlla ja n mínmo de doe barra vertale. La oltaone en la abeza del lndro erán el eerzo normal, qe debe er empre de ompreón, el eerzo de orte, onderado potvo haa la dereha, y el momento letor, potvo e horaro. Lo valore ngreado orreponden a lo de ervo, y e deben drmnar entre arga merta y obrearga. El reglamento aplado e el CIRSOC 01 (00) [4], y la ombnaón ada e la qe mayora on 1, a la arga permanente y on 1,6 a la obrearga. La planlla dearrollada permte la modelaón de n perl de elo ompeto por hata etrato on dtnto parámetro. La reaón lateral del elo e obtene a travé de lo repetvo oeente de balato. Un apeto my mportante a tener en enta e qe el proeo de reolón del tema e nméramente etable ólo ando el lndro e entemente rígdo repeto al elo. Para verar eto e mple el aro debe ontrolar qe la ondón de borde al pe del lndro ea de orte y momento nlo. Etá taón pede er valzada en lo repetvo gráo de eerzo. Por últmo, eta planlla relta de gran tldad ddáta, por la nmedata valzaón de lo reltado ante la modaón de lo dato ngreado.

3 Parámetro a ngrear y reltado obtendo Lo valore a ngrear on: dámetro del te, rebrmento de la armadra, lo eerzo atante en la abeza del lndro de ndaón, on la ndade y gno ndado en la planlla y en la Fgra 1, la tenón admble del trato de apoyo, la pronddad total del lndro y lo oeente de balato y epeore de lo etrato qe atravea, on n máxmo de tre. Tal omo e menonara prevamente lo eerzo ngreado on de ervo y deben drmnare entre arga merta y obrearga. Lego del ngreo de lo parámetro de állo, la planlla propone el dámetro de ampana y la armadra de lexón y orte neeara del lndro de ndaón. El mínmo de barra longtdnale a oloar e de doe, ya qe de lo ontraro la modelaón realzada no reltaría egra. El dmenonado e eetúa para la ombnaón mayorada de máxmo momento letor y el eerzo normal orrepondente, onderando el peo del te del lndro hata la pronddad de orrena del máxmo ndado. En el ao de la armadra helodal e ondera el máxmo eerzo de orte reltante de la ombnaón mayorada, tenendo en enta el momento letor y eerzo normal orrepondente. En el deño de armadra e onderan lo mínmo reglamentaro. Dearrollo del proeo de állo El proeo de állo propeto en la planlla dvde al epeor total de elo onderado en doento trozo gale, reemplazando en ada no de éto al elo rndante por n reorte ya ontante depende del oeente de balato del etrato bado a ea ota. La varable qe ntervenen en el proeo derto on la gente: Intervalo de állo: Momento de nera del te: Rgdez del reorte: Inremento del deplazamento: Deplazamento en ota : Corte en ota : Momento en ota : Inremento del gro en : Gro en : HT I n 00 (1) 4 πd J 64 () K C d I () n V In M I n 1 x + E J (4) x x 1 + x (5) V V 1 K x (6) M M 1 + V I (7) n V I 1 1 ϕ ϕ 1 + ϕ (9) 1 ϕ M I + (8) E J Cabe alarar, qe en el prmer reorte e parte de lo eerzo aplado en la abeza del lndro y qe la dtana a tlzar en la expreone de x 1, M 1, φ 1 e ½ I n. Idénto razonamento e aplable para el állo de lo eerzo al pe del lndro allado a partr del últmo reorte. La ondón de borde al pé e pone de orte y momento nlo. Dado qe e admte el deplazamento de la eón del

4 pe e preerble poner qe allí no hay orte por rón, ya qe valoraón relta poo onable. Repeto al momento e optó tambén por deprear la rgdez rotaonal de la ampana, ya qe valor normalmente erá bajo omparado on la rgdez lateral. M 0 V 0 I n d K C d I n etrato 1 H etrato etrato Fgra 1.- Eqema de n lndro de ndaón on la baón de reorte laterale y lo parámetro de állo. Se reelve la eena de expreone 1 a 9 para la tre ondone gente: a) n gro φ 01 arbtraro y: x 0 0, V 0 0, M 0 0 b) n deplazamento x 01 arbtraro y: φ 0 0, V 0 0, M 0 0 ) valore de V 0 y M 0 dado por la arga atante y: φ 0 0, x 0 0 Lego e plantea el tema de do eaone on do nógnta qe permte determnar lo valore α 1 y α tale qe: ( V ) α ( V ) + ( V ) 0 1 n n x n V 0M 0 α ϕ (10) ( M ) α ( M ) + ( M ) 0 1 n n x n V 0M 0 α ϕ (11) La eaón (10) etablee qe la ma de lo orte proddo en el pe del lndro por α 1 φ 01, α x 01 y por la arga atante debe er ero. La eaón (11) repte la ondón pero para lo momento en la eón al pe del lndro. De ete modo, e

5 obtenen el gro α 1 φ 01 y el deplazamento α x 01 qe orreponden a la abeza del lndro, on dho valore y lo de la arga e repte el állo qe ahora mplrá on la ondón jada de orte y momento nlo al pe del lndro. A ontnaón, haendo atar la arga mayorada, e obtenen lo momento letore y eerzo de orte últmo en el lndro Veraón a lexoompreón La prmera veraón qe realza la planlla en proeo de állo prevé la determnaón de la armadra neeara para lexón. Debdo a la redda varaón del eerzo de ompreón en la longtd del lndro, ya qe ólo e moda el peo propo del mmo, relta ente verar a lexoompreón ólo la eón donde e prode el máxmo momento. Para ello, e pone la extena de doe barra longtdnale y e determnan, para ada valor de deormaón epeía del aero, todo lo parámetro qe denen la retena de la eón. Conoendo eo valore pede obtenere en ada ao la armadra neeara para retr el momento. Con la eón de aero prevamente determnada e alla el eerzo normal qe rete la eón. Fnalmente e elge, de entre lo reltado obtendo, aqello entre lo ale etá omprendda la arga atante. Con el n de lograr na adeada preón, e atble la repetón del proeo derto prevamente para arrbar al reltado nal. Para lo ao partlare, omo por ejemplo arga entrada o on peqeña exentrdad, e etableen proedmento epeío en lo ale e realza n állo dreto. El ao de arga entrada e de reolón nmedata ya qe al no haber momento letor, e ente depejar la armadra de la eaón 1 de eqlbro de erza (eaón 1). El ator de mnoraón en ee ao e Φ 0,65. π d N 0,80 0,65 0,85 + 1A 4 A y N π d 0,65 0,80 4 0, y (1) (1) Peqeña exentrdad on deormaón epeía del aero meno omprmdo omprendda entre: < ξ < La eón etá toda omprmda, Φ 0,65, la eaone de eqlbro de momento y erza on: M ( y A y A ξ E ) (14) 0,65 y + N π d 0,65 0, A y A ξ E 4 (15) Depejando e obtene: A N M 0,65 0,65y π d 4 0, y (16)

6 Sendo y la dtana entre la armadra meno omprmda y el entro de gravedad de la eón rlar de hormgón (ver Fgra ). d r y en( 75º ) (17) Sendo d el dámetro del te del lndro y r el rebrmento de la armadra longtdnal. r d 75º -y 1 -y -y y 1 y Fgra.- Seón tranveral de n lndro de ndaón on el detalle de la armadra longtdnal. Cao en qe ξ límte > ξ -0,0009 El valor de ξ límte e ja de modo qe no toda la armadra alane la lena en traón, debdo a qe no podría aplare la órmla de állo a partr del momento, pero tampoo e onderan valore de ξ perore a 0,05 (eaón 18). ξ lm 0, ,0051y 0,05 (18) d y La dtana de ada pareja de barra repeto al eje baréntro de la eón de hormgón on: d r y1 en( 15º ) (19)

7 d r y en( 45º ) (0) Lo valore y e onderan potvo ando e mden dentro de la mtad neror de la eón y negatvo en ao ontraro. La deormaón epeía de ada na de la no pareja de barra retante e obtene on: ( ) ( y ) y ξ ξ ξ + 0,00 (1) d + y La tenón en ada pareja de barra relta: y ξ E () y La pronddad del dagrama de ompreone e (ver Fgra ): β d + y β 1 1 0,00 d () ( 0,00 + ξ ) Con: β 1 0,85 para 0MPa ( 0MPa) y β 1 0,85 0,05 0,65 para > 0MPa 7 Cando β 1 > ½ d e tlzan lo gente valore axlare: j 1 d β (4) ( d j) g j (5) g ε artg d β 1 (6) d ε l (ε en radane) (7) d d l g j A egr (8) π d A Aegr 4 (9) g p 1A (0)

8 ξ 0,00 A β 1 ε p d g ξ ξ Fgra.- Seón tranveral de n lndro de ndaón on el detalle del dagrama de ompreone. La eaón de eqlbro de momento relta: M ( A p 0,85 + A Σ( y )) φ (1) Depejando A : A M φ Ap 0,85 Σ ( y ) De allí e plantea: N ( A 0,85 A Σ ) () φ () El valor de Φ e obtene de la expreone reglamentara, endo Φ 0,65 para ξ < 0,00, Φ 0, ξ para 0,00 ξ 0,005 y Φ 0,90 para ξ > 0,005 Cando β 1 ½ d e modan lo gente valore: j β1 (4) ( ) g ε artg d j (5) A (6) A egr S el eerzo de ompreón mayorado reltara menor qe el últmo valor allado dentro del ntervalo erá neearo rerrr a n arto, ontente en

9 agregar en la poón de ada na de la doe barra, na erza de traón de gal valor. Eta erza no modan el valor del momento, ya qe proden momento nlo repeto al eje baréntro por er toda gale. S valor e determna de modo qe dmnyan el eerzo de ompreón de la eón hata alanzar el de la arga mayorada. En algna barra erá neearo agregar aero para retr ea erza adonal, en otra en ambo prodrá na dmnón del eerzo. Se toma aqélla para la al el nremento neearo e máxmo y e adopta dho valor para toda. De ete modo mple on la eaone de eqlbro para na determnada pareja de deormaone, anqe poterormente e haya agregado na antdad adonal de armadra en barra qe no lo reqerían. Veraón al orte En egnda ntana, la planlla determna la armadra de orte, en yo ao el állo e realza en la eón de máxmo orte mayorado. Lo parámetro reglamentaro qe rgen para el orte en lexoompreón on: Φ 0,75 ; Φ V n V ; V n V + V ; V ⅔ ( ) ½ b w d ; ( ) ½ 8, MPa V 10 ρwv d bwd + 0, M m 7 b w d 1+ 0,N A g (7) N 8 Con: M M ( 4h d ) m (8) S M m < 0 e tlza: N V 0, bw d 1+ 0, (9) Ag endo: ρ w A b total w d π d Ag 4 b d,80d w 0 La eparaón de la armadra de orte debe mplr on: ½ d 0,4 d 400 mm S V bwd > e debe redr a la mtad La armadra mínma de orte e: A bw v bw (40) 16 y y

10 La armadra allada e: A v V ( y d) -1 endo A v el doble del área de la barra del etrbo. Se determna la armadra en el pnto de máxmo eerzo de orte, tlzando lo valore de M y N qe orreponden a ea eón. Determnaón del dámetro del enanhe neror del lndro La Fgra 4 metra n eqema del enanhe neror de n lndro de ndaón, llamado habtalmente ampana. El ánglo de la ara nlnada del trono de ono on la horzontal e etablee en 60º, el zóalo (z) preenta n valor mínmo de 00 mm y el dámetro mínmo de la ampana (d ) alanza n valor gal a: d + 00 mm (ver Fgra 4), la altra del trono de ono e: H tronoono tg ( 60º ) ( d d ) (41) El volmen total del trono de ono má y el lndro qe orma el zóalo e obtene a partr de la gente expreón: ( d + d d d ) 0, 618 d V ol π z + Htronoono + 4 (4) El peo epeío del lndro e toma gal a γ 0,00004 Nmm - ³. E atble plantear na eaón de terer grado [5] qe brnde el dámetro de ampana neearo, tenendo en enta el peo del lndro, el peo del enanhe neror y la tenón admble del elo σ : a (d ) + a (d ) + a 1 d + a 0 0 (4) lo oeente de la expreón (4) on: 1 6 a tg 60º σ a z ( ) γ a d 1 ( NG + NL ) π γ tg( 60º ) ( H z) tg( 60º ) 4 6 a d 6 d (44) d Htrono ono 60º d d + 00 mm z 00 mm Fgra 4.- Eqema del enanhe neror de n lndro de ndaón.

11 Ejemplo de aplaón

12 Conlone Lo derente dearrollo y reltado propeto en ete trabajo permten obtener la gente onlone: El proedmento propeto alta n rápdo ontrol de la dmenone y armadra neeara del lndro de ndaón para n deño eente y tentable. Lo reltado gráo permten analzar valmente el omportamento del elemento etrtral. La planlla preenta ventaja para tlzaón omo herramenta ddáta por la enllez de operaón y la pobldad de analzar la nlena de la dtnta varable qe ntervenen en el problema de n modo ágl. Relta atble adaptaón a otro modo de repeta del elo [6]. Reerena [1]. Roa R. J. (1985). Revew o Properte o Loe Sol. CE 99 Report, Unverty o Calorna, Berkeley, USA. []. Rnald V. A., Roa R. J. y Zeballo, M. E. (007). Geotehnal Charaterzaton and Behavor o Argentnean Collapble Loe. Charateraton and Engneerng Properte o Natral Sol. Tan, Phoon, Hght & Leroel (ed). Taylor & Fran Grop, London []. Redol E. R. (199). Comportamento de Plote en Selo Colapable. Te Dotoral preentada en la Unverdad Polténa de Madrd. Epaña. [4]. CIRSOC 01 (00). Reglamento Argentno de Etrtra de Hormgón. INTI- CIRSOC. [5]. HP-97 Standard Pak [6]. L. C. Reee y W. M. Ienhower (006). Analy and Degn o Shallow and Deep Fondaton. Shn-Tower Wang.