• Author / Uploaded
• Joaquin Sandoval Herrera

Citation preview

COEFICIENTE DE BALASTO INTRODUCCION En todo problema geotécnico, el conocimiento o la estimación de las deformaciones en relación a las cargas asociadas que transfiere una fundación al terreno natural, es uno de los problemas más importantes de los proyectos de ingeniería. Para resolver esta situación, se utiliza muy frecuentemente, el “Coeficiente de Balasto” o “Módulo de Reacción del Suelo”. Estudiado muy en profundidad por Terzaghi. Definición El módulo de Reacción o Coeficiente de Balasto se define como: La relación entre la Tensión capaz de generar una penetración de la placa en el terreno, Este parámetro asocia la tensión transmitida al terreno por una placa rígida con la deformación o la penetración de la misma en el suelo, mediante la relación entre la tensión aplicada por la placa “q” y la penetración o asentamiento de la misma “y”. Generalmente se la identifica con la letra “k”

Este módulo, se obtiene mediante un simple ensayo de carga sobre el terreno, que se realiza utilizando una placa metálica rígida de sección cuadrada de 30,5 cm de lado ó de sección circular con un diámetro de 30,5 cm, que se monta como se muestra en el esquema de la Fig.N° 1.

Los resultados de estos ensayos se expresan con la letra “k” donde por lo general se asocia el subíndice 1 adosado a la letra k, para indicar que el valor corresponde a una placa rígida de 1 pie2 “k1”.

OBTENCIÓN DEL MÓDULO DE BALASTO:

El coeficiente de balasto, se deduce de los ensayos el valor del K30 y cómo manejar ese valor para utilizarlo en nuestros cálculos estructurales. Además, recopilo varias formulaciones que creo que os pueden ser interesantes para los que el tema.

A) El módulo de balasto vertical para una zapata o una losa se puede definir de tres maneras: A partir de ensayo de Placa de Carga realizado sobre el terreno, siendo habitual que dicha placa sea cuadrada de 30x30 cm (1 pie x 1 pie), o bien circular de diámetros 30, 60 y 76,2 cm. Así el coeficiente que aparece referenciado en el estudio geotécnico viene generalmente representado por una k -letra adoptada en la bibliografía para el

módulo- y el correspondiente subíndice que identifica a la placa con que se realizó el ensayo -k30, k60, etc.

- En la siguiente figura se puede observar un ejemplo de ensayo de placa de carga y el resultado de módulo de balasto, k30 en este caso al tratarse de una placa de 30 cm, que se obtiene:

El tamaño de la placa influye en la profundidad afectada y de la que se podrán extraer conclusiones. A menor tamaño de placa menor bulbo de presiones y con ello menor profundidad de los estratos estudiados. En el caso de losas la profundidad de influencia de la placa es mucho menor que la de la losa real (bulbo de presiones en función del ancho de la cimentación), con lo que se puede inducir a errores debidos a bajadas de rigidez de estratos inferiores pero activos. En el caso de rocas las pruebas realizadas con una placa grande estarán más afectadas por la figuración que las hechas con placa pequeña. A partir del ensayo de Placa de Carga y mediante formulación que contempla las dimensiones de la zapata (el caso de losas es más complejo y se debe estudiar la rigidez de la estructura-cimentación) se puede obtener el módulo de balasto siguiendo el procedimiento siguiente debido a Terzaghi.

Se define a continuación un: Método simplificado para el cálculo del módulo de balasto de una losa de cimentación rectangular a partir del ensayo de placa de carga de 30x30cm.Dada una losa rectangular y un coeficiente de balasto obtenido mediante ensayo de placa de carga de 30x30cm definimos: - b: ancho equivalente de la zapata (m). Es un parámetro que depende de la rigidez de la estructura, y de la rigidez de la cimentación. En el caso de losas un valor aproximado para b puede ser la luz media entre pilares. Una referencia para profundizar en el valor del ancho equivalente, en ella se puede consultar los apartados de losas semiflexibles, con grandes luces entre pilares y con pequeñas luces entre pilares (es precisamente para este caso cuando es adecuado tomar como ancho equivalente la luz media entre pilares). El tomar b como ancho de la losa conduce a módulos de balasto excesivamente bajos. -l: lado mayor o longitud de la losa (m) -ks 30: coeficiente de balasto obtenido en placa de 30x30cm (kN/m3). -ks: cuadrada: coeficiente de balasto de la zapata cuadrada (kN/m3). -ks: rectangular: coeficiente de balasto de la zapata rectangular (kN/m3). Para el cálculo del coeficiente o módulo de balasto de la zapata rectangular será necesario primero calcular el de la cuadrada. Una cosa es tener el coeficiente de balasto de una placa cuadrada de 30 cm de lado y otra muy distinta es tenerla para el tamaño real cimentación. Aunque sea el mismo terreno, el valor debe ser corregido por las dimensiones de nuestra cimentación. Para ello, fueTerzaghi (1955) quien propuso las siguientes formulaciones: 

Para una zapata cuadrada de lado B(m) el coeficiente de balasto valdrá: 

Para suelos cohesivos:

Para suelos arenosos

Para suelos de transición (entre arenas y arcillas)

%cohesivo es el porcentaje del suelo que se puede suponer cohesivo y %arenoso el porcentaje que se supone arenoso. (%cohesivo+%arenoso=100).



Si lo que tenemos es una losa rectangular de lados B(m) y L(m) (L>B):

Siendo FS el factor de seguridad empleado para minorar la tensión admisible (entre 2 y 3).

Lo usual es que los laboratorios proporcionen el coeficiente de balasto de la placa cuadrada de 30 cm de lado, el K30. Existen muchos autores que han proporcionado varios valores del K30 para diferentes clases de suelos, existen algunas de las tablas más interesantes que conviene tener:

En función del ensayo SPT: Es ejecutado “in situ”, se requiere para este ensayo, de trípode, motor, polea, martillo, cuerda, cañas guía y partida. Consiste en determinar el número de golpes (N), que se requieren para que una barra vertical (llamada caña), penetre una longitud de un pie (30 cm), dentro del suelo, por medio de un golpe de martillo de 140 libras de peso, levantado y soltado desde una altura de 76 cm. Con el valor de N se puede determinar, la resistencia a compresión, el módulo de elasticidad, el coeficiente de balasto, el coeficiente de variación volumétrica y la capacidad portante Hay que hacerle algunas correcciones, que hacen variar ligeramente el valor de N. Al valor nuevo se le llama N corregido. La capacidad neta admisible del suelo, se obtiene a partir del número de golpes N.



En suelos cohesivos:



En arenas secas:



Y por tanto para una cimentación de BxL:



En arenas sumergidas

Y por tanto para una cimentación de BxL:

En función del módulo de deformación: Partir de la determinación de parámetros característicos del suelo (módulo de deformación, tensión admisible, etc.) que se relacionan con el módulo de balasto mediante fórmulas dadas por varios autores. Fórmula de Vogt:

Fórmula de Vesic:

Fórmula de Klepikov: Siendo “A” el área de la cimentación y ω un coeficiente de forma que viene dado por:

Fórmula de la Universidad de Buenos Aires:

BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA http://www.demecanica.com/Geotecnia/geotecnia.htm http://estructurando.net/2015/10/26/breve-resumen-del-coeficiente-de-balasto/ PARAMETRIZACION DE SUELOS Prof. Ing. Augusto José Leoni

EL CBR mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrasante, sub base y base depavimentos. Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Este es uno de los parámetros necesarios obtenidos en los estudios geotécnicos previos a la construcción, como también lo son el Ensayo Proctor y los análisis granulométricos del terreno. El ensayo CBR es un ensayo de penetración o punzonamiento y además se mide el hinchamiento del suelo al sumergirlo durante 4 días en agua SPT Consiste en contar el número de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta que permite tomar una muestra, naturalmente alterada