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ASENTAMIENTOS Y ESFUERZOS VERTICALES EN SUELOS QUE SOPORTAN CARGAS VERTICALES DE DISTRIBUCIÓN ARBITRARIA
J. A. Rodríguez-Gutiérrez1 y J. Darío Aristizabal-Ochoa2 Resumen: Se propone un modelo para el cálculo de asentamientos y esfuerzos verticales en suelos sometidas a cargas verticales distribuidas en el plano horizontal en áreas de forma arbitraria. El modelo permite determinar losasentamientos elásticos o inelásticos y los esfuerzos verticales en cualquier un punto debajo del área cargada. Dos tipos de variación del módulo de elasticidad del suelo son utilizados: 1) el módulo varía linealmente con la profundidad; 2) el módulo varía con la intensidad del esfuerzo vertical. Se obtienen expresiones para los esfuerzos verticales y los asentamientos integrando las fórmulas de Boussinesqpara varias distribuciones de presiones bajo la zapata (uniforme, lineal, y parabólica). Se incluyen ayudas de diseño y cuatro ejemplos que demuestran la capacidad y validez del algoritmo propuesto Palabras Claves: desplazamientos, esfuerzos verticales, factores de influencia, metodos numéricos, zapatas.

SETTLEMENTS AND STRESSES IN SOILS SUPPORTING VERTICAL LOADS OF ARBITRARY DISTRIBUTIONAbstract: An analytical model that calculates the displacements and stresses in an elastic soil stratum supporting distributed loads over an area of arbitrary shape is presented. The proposed equations are suitable for both the linear and nonlinear analyses of stresses and displacements in elastic soils. Two models are proposed with the elastic modulus of the soil varying: 1) linearly with thedepth of the supporting soil; and 2) according to the intensity of vertical stress through the soil depth. Closed form expressions for the vertical stresses and displacements are developed from direct integration of Boussinesq´s equation for three different pressure distributions over the loaded area (uniform, linear and parabolic). Design aids and four examples are also included to show thesimplicity and validity of the proposed method. Keywords: embankments, flexible footings, influence factors, numerical methods, displacements, vertical stresses. INTRODUCCIÓN La mayoría de las investigaciones sobre asentamientos y esfuerzos verticales en suelos sometidos a cargas verticales superficiales son para casos de áreas rectangulares o circulares bajo carga vertical concéntrica y distribución depresiones uniforme. Tal distribución es luego utilizada para calcular esfuerzos y asentamientos verticales en el suelo. Giroud (1968) fue uno de los primeros en presentar ayudas de diseño para el cálculo de asentamientos bajo zapatas rectangulares considerando una distribución lineal de presiones (i.e. el caso de carga axial y flexión alrededor de uno de los ejes de simetría). Jarquio y Jarquio(1984) presentan fórmulas explícitas para calcular los esfuerzos verticales en zapatas rectangulares con una distribución lineal de presiones en el suelo. Braja (1990) presenta un método desarrollado por Georgiadis y Butterfield (1988) para calcular asentamientos y rotaciones instantáneas de zapatas cargadas excéntricamente.

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Ingeniero Consultor, Calle 83 #45-29, Medellín-Colombia.Profesor Generación 125-Años, Facultad de Minas, Universidad Nacional, Medellín-Colombia. E-mail: jdaristi2@yahoo.com

Rev. Int. de Desastres Naturales, Accidentes e Infraestructura Civil. Vol. 4(2) 105

En general, las investigaciones teóricas y experimentales sobre el comportamiento carga-asentamiento están limitadas a áreas rectangulares y circulares bajo carga axial concéntrica. Ueshita yMeyerhor (1967) presentan un modelo de elementos finitos para analizar zapatas bajo suelos estratificados. Girijavallabhan y Reese (1968) presentan un modelo de elementos finitos para analizar el comportamiento inelástico carga-asentamiento de zapatas. Desai y Reese (1970) realizaron un estudio teórico experimental para analizar el comportamiento carga-asentamiento de zapatas circulares cargadas...