Ing William Rodriguez

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III CONGRESO NACIONAL DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCION ACI - 2002
COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA ESTRUCTURA-SUELO
DEBIDO A LA APLICACIÓN DE CARGAS


Por: Ing. William Rodríguez Serquén
Docente de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo de Lambayeque - Perú

INTRODUCCION
Cuando se analiza una estructura, se hace de manera independiente, es decir aislada del suelo de fundación. Así mismo cuando se analiza el suelo, se hace sin conexión de la estructura que va a soportar. A partir de ensayos de muestras de suelo en el laboratorio, se pronostica el asentamiento que va a tener cuando exista la estructura. En este trabajo, se estudia el comportamiento del conjunto estructura-suelo, debido a la aplicación de cargas verticales. Se desea conocer como influyen los asentamientos del suelo y de la estructura en el proceso de deformación y rotura de la viga. Se trata de determinar si las deformaciones de la viga son mayores que los del suelo, o al contrario, si las deformaciones del suelo son mayores que las de la viga, u ocurre un proceso combinado de ambos, en todo el proceso hasta llevar a la rotura a la viga.

RESUMEN
En este trabajo se determina el comportamiento de un sistema, formado por viga, columnas y suelo, debido a la aplicación de cargas verticales. Se aplican cargas a una viga apoyada en dos columnas y zapatas apoyadas sobre suelo, llevando la viga hasta la rotura. Se han medido los esfuerzos, deformaciones y el tiempo que se producen durante el ensayo, se han procesado dichos resultados y se han obtenido modos de comportamiento. Se ha determinado la curva momento-deformación en el centro de la viga. También se ha encontrado la variación del peralte útil de viga vs. el momento aplicado. Se ha determinado la variación de las deformaciones del suelo, del conjunto estructura-suelo, y de la viga simplemente apoyada, conforme varía el tiempo en que se aplican cargas constantemente. Asimismo, se ha determinado la variación del Módulo de Elasticidad e Inercia de la viga (Rigidez Efectiva) conforme varía el tiempo, y su relación con el Módulo de elasticidad e Inercia teóricos.

RESULTADOS Y DISCUSION
Se han encontrado y graficado las deformaciones de la viga en el campo, y se han comparado con el valor de las mismas usando las ecuaciones dadas por la teoría elástica. La gráfica se muestra al final. Se nota que las deformaciones dadas por la ecuación (1) dada por la teoría elástica, son menores que las reales obtenidas en el campo, esta diferencia se hace más notoria conforme la viga pasa al estado plástico y de rotura.

Se han determinado también los asentamientos en el campo del suelo, y se han comparado con los asentamientos dados por la teoría elástica en la ecuación (2), los llamados asentamientos de contacto. Se han representado en la gráfica del anexo. Allí se observa que hay una coincidencia de deformación en el inicio, pero conforme crece la carga, los asentamientos de campo son mayores, siendo la diferencia muy notoria y ésta sigue aumentando conforme crecen los esfuerzos.

Se han registrado y procesado las deformaciones con el tiempo, del suelo, del conjunto estructura-suelo, y de los apoyos. Se ha simplificado y se halla el promedio de deformaciones de apoyo. Alli se nota que las deformaciones del conjunto estructura-suelo son el resultado de una interacción del suelo y de la estructura. En un inicio la deformación en el centro de la viga es mayor que la del suelo. Sin embargo, a partir de los 1000 segundos, las deformaciones del suelo son mayores que las de la viga, y lo sigue siendo hasta los 1900 segundos, en que se produce la rotura de la viga, en ese instante la deformación de la viga supera a la deformación del suelo.

Se ha deducido la variación de EI real / EI teórica conforme varía el tiempo usando la ecuación (4). Se ha obtenido numéricamente que es asintótico hasta los 100 segundos, en este instante vale 0.50. A partir de allí hasta los 1000 segundos su valor decrece hasta 0.39, en el instante de la rotura, se ha detectado el valor de 0.16.

Cuando se aplican las ecuaciones (5), sin considerar el factor de reducción, en el momento de la rotura, se obtiene un momento resistente de:
M resistente dado por la fórmula = 144147.8 kg-cm
El momento actuante en el momento de la rotura, que ocurrió en la sexta hilada vale:
M actuante en campo = 144316 kg-cm


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