Análisis de los asentamientos generados en el suelo subyacente al edificio A4 del Tecnológico de Costa Rica

Abstract

La presente investigación estudia la interacción suelo estructura mediante la recopilación de muestras de campo en el suelo subyacente al Edificio A4 del Tecnológico de Costa Rica debido al agrietamiento que presentan los muros del segundo nivel de la edificación y según la información investigada, su comportamiento puede ocurrir debido a la existencia de asentamientos diferenciales. Primeramente, se han obtenido muestras de campo mediante el ensayo SPT -proyección de la capacidad admisible del suelo por estratigrafía- y extracción de núcleos inalterados para procesarlos mediante pruebas de laboratorio, tales como: Granulometría con 57.1% del material pasando el tamiz 200, Contenido de Humedad al 40.76 %, Límites de Atterberg que nos permite por medio de la carta de plasticidad y la clasificación SUCS caracterizar el suelo y finalmente, la Consolidación Unidimensional. Unido a esto, la carta de plasticidad indica la presencia de arcillas/limos de alta plasticidad y un potencial expansivo alto. Con ayuda del ensayo de Consolidación se observa una consolidación de 2.194 mm de una probeta de 19.999 mm para una carga de 8 kg. El objetivo de realizar estos procesos es identificar la presencia de suelos con algún grado de expansión, conocer la relación de vacíos del suelo, carga de preconsolidación y coeficientes de consolidación. Partiendo del objetivo general de la investigación, con ayuda del software SAP 2000 se realiza un modelo, basándose en las dimensiones reales de la edificación la cual estará sometida a cargas gravitacionales transmitidas a la cimentación. Estas cargas son contrarrestadas por esfuerzos del suelo, donde se permiten desplazamientos en los apoyos de la estructura. Los desplazamientos son determinados por medio de iteraciones, con el fin conocer cuál es el desplazamiento (asentamiento) que debe suceder, para aproximarse al momento de agrietamiento de las vigas. Considerando lo anterior, los ensayos demuestran que los suelos expansivos por su naturaleza generan algún tipo de esfuerzo -asentamientos- capaz de afectar la edificación tanto la condición estructural, como la condición de servicio. Finalmente, se proponen soluciones para contrarrestar los efectos de los asentamientos desde el punto de vista geotécnico y estructural.

This research studies the floor-structure interaction through the collection of field samples in the underlying soil to Building A4 at Tecnológico de Costa Rica due to cracking appearances on the second floor of the building and according to the information investigated, this behavior is possibly to the existence of differential settlements. Firstly, field samples have been obtained through the SPT test -projection of the allowable capacity of the soil by stratigraphy- and extraction of unaltered blocks for processing through laboratory testing such as: Granulometry, with 57.1% of the material passing the 200 mesh, Humidity Content (40.76 %), Atterberg Limits which allows us through the plasticity card and SUCS to characterize the soil and finally, Unidimensional Consolidation test. Jointly, the plasticity card indicated the presence of clays/slimes with high plasticity and high potential for expansion. With help from the Consolidation test, settlements of 2.194 mm are observed for a sample of 19.999 mm in length, with an 8 kg load applied. The goal of carrying out these processes is to identify the presence of soils with some grade of expansion, know the relationship of voids in the ground as well as settlements, preconsolidation load and consolidation coefficients. Starting off the specific objectives of the investigation, it is modeled a wall with help from SAP2000 software to determine the behavior of the soil pressures, based on the real dimensions of the building and which will be subject to various gravitational loads, transmitted through to the foundations. These loads are counterbalanced by efforts from the soil, where displacements are allowed in the supports of the structure. The displacements are determined through iterations, in order to know which is the displacement (settlement) that must happens to approach the cracking moment of the beams. Considering the above, results are obtained through the tests performed which demonstrate that the settlements generate efforts -settlement- capable of significantly impacting the structural and service conditions. Finally, solutions are proposed to counteract the effects of the settlements from a geotechnical and structural standpoint.