DISTRIBUCIÓN DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES EN SUELOS TIPOS DE DISTRIBUCIONES: DISTRIBUCIONES: 1.
Carga Puntual
Dado un elemento resistente, apoyado sobre un plano rígido, tal que su superficie de apoyo es pequeña (dimensiones de la misma inferiores a la restante dimensión del cuerpo a
Su acción sobre el denominado plano puede considerarse como una carga concentrada en un punto. La intensidad de dicha carga concentrada o puntual puede obtenerse multiplicando el peso específico g del material que constituya el cuerpo por el volumen del mismo.
G= g*V[kg] V=a*b*h (volumen del cuerpo)
Entender una carga como concentrada es una simplificación de un problema, ya que únicamente esta se producirá en el caso de que una esfera se apoye sobre un plano rígido (existe un único punto de contacto). Según Boussinesq: Cuando una carga puntual actúa sobre el suelo, el esfuerzo σz a una profundidad z queda definido por la siguiente expresión: σz = (P/z2) * Po
Donde Po es el coeficiente de influencia y ya está estipulado en tablas.
Po = (3/2π) * (1/(1 + (r/z)2)5/2)
Al hacer un análisis de este caso, la distribución de los esfuerzos da como resultado un bulbo de presiones que no es más que la zona del suelo donde se producen incrementos de carga vertical considerables por efecto de una carga puntual. Esta zona está conformada por isobaras que son curvas que unen puntos de igual esfuerzo y están representadas desde la del 10% hasta la del 90% en intervalos de 10%. Este método se puede aplicar para calcular en una primera aproximación la distribución de tensiones producida en el terreno por una o varias zapatas.
2.
Carga Lineal Distribuida
Si el cuerpo se apoya de manera tal que las dimensiones de la superficie de apoyo son tales que una de ellas es mayor que las dos restantes ( l>a y l>h ), la carga total se considera repartida a o largo de la longitud del elemento resistente, determinando una carga linealmente distribuida.
G= g*b*h*l / l = g*b*h [kg/m] b*h= área de la sección
La carga total de un elemento resistente debe soportar la suma de las cargas debidas al peso propio y las debidas a los demás elementos que se apoyan sobre él (sobrecarga).
3.
Los incrementos de esfuerzos en N debidos a la aplicación de una carga lineal Q por metro son:
Carga Área Distribuida
Si el cuerpo se apoya de manera tal que las dimensiones de la superficie de apoyo son mayores que la restante dimensión del cuerpo ( a>e y b>e ), la carga total se distribuye en toda la superficie de incidencia a*b.
La intensidad correspondida a esta carga superficialmente distribuida es:
G= (g*a*b*e)/(a*b) = g*e [kg/m2] e: espesor Si el espesor es constante, la carga será superficial y uniformemente distribuida. Se observa que, para la operación indicada, la unidad que corresponde a la intensidad de una carga superficialmente distribuida es, por ejemplo, kg/m2 y su valor difiere del correspondiente al peso del elemento analizado. Carga y peso son sinónimos únicamente cuando la carga es concentrada.
Para calcular el incremento del esfuerzo vertical total, bajo la esquina de un área rectangular de lados B y L que está uniformemente cargada. El punto N está a una profundidad Z a partir de la esquina. Iσ es el factor de influencia:
σz = q*Iσ
4. Carga Circular El incremento del esfuerzo vertical total de una profundidad z bajo el centro de un área circular flexible de radio R cargada por una presión uniforme q está dado por: σz = q{1-[1/(1+(R/z) 2)] 3/2}
Sin embargo, para puntos diferentes de los situados bajo el centro de cargas, las soluciones tienen una forma extremadamente complicada, y por lo general se presentan en forma gráfica (Foster y Ahlvin, 1954). En el punto N, puede escribirse el incremento en el esfuerzo vertical tal como:
σz = q*Iσ
5.
Cono Truncado
Uno de los primeros métodos para encontrar el incremento de esfuerzo vertical (Δσz) en el suelo, a una profundidad (z) cualquiera, debido a una carga uniformemente distribuida (q) colocada en una superficie rectangular de ancho B y largo L. Este método supone que la zona o área donde la carga (q) actúa, se va distribuyendo en el medio (suelo), ampliándose, desde la del contacto (B x L), hasta una zona más grande que va hacer función de la profundidad, y que va a ir creciendo con una pendiente.
Donde: Ϝ es el valor de influencia que depende de B/z y B+ z/z. B = ancho donde se desarrolla la pendiente del terraplén y donde varía la carga hasta cero. B+ z= ancho donde se considera que actúa la carga rectangular de longitud infinita uniformemente distribuida (q). q = sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita, actuando en el ancho B2 que en el caso de un terraplén uniforme de altura H y peso específica Υ, será q =Υ*H.
6. Método Newmark
Carta de Newmark: es un método gráfico que permite encontrar de manera aproximada el incremento de esfuerzo vertical debajo de cualquier punto de una fundación, con cualquier tipo y forma de carga, basado en la solución para un punto bajo el centro de una fundación con carga uniformemente repartida con forma circular. La forma de encontrar el incremento del esfuerzo vertical σ z bajo
cualquier punto de la fundación o fuera de ella a una profundidad z, es: caracterizar la carta de Newmark con la que se va a trabajar, que consiste en identificar el valor de influencia y en identificar la referencia de la escala que es la línea que representa la profundidad z a la cual se va a encontrar el incremento del esfuerzo, adoptar la profundidad z y la línea de la escala se volverá igual a la profundidad z tomada, se deberá dibujar la fundación en planta de acuerdo a la escala definida, para luego colocar este esquema en la carta de Newmark, haciendo coincidir el punto bajo el cual se desea conocer el incremento de esfuerzo con el centro de la carta, finalmente se contarán cuantos cuadros quedan dentro del esquema de la fundación, sumándose cuantos cuadros completos y las fracciones de recuadros con el cuidado de una buena apreciación. σz = Vi * q * N
Vi = Valor de influencia de la carta de Newmark de referencia. q = sobrecarga uniformemente distribuida producida por la cimentación. N = número de divisiones de la carta de Newmark de referencia, que estén dentro de la planta de la cimentación.
