Análisis del comportamiento de los suelos blandos aplicando la técnica de inclusiones rígidas por los métodos numérico y analítico

Abstract

Los suelos blandos originan diversos problemas en el momento de las construcciones, como en las cimentaciones de distintas edificaciones u otras obras civiles. Estos tipos de suelos necesariamente tienen que ser analizados y tratados correctamente, pues, estos originan problemas a corto y largo plazo.

En las décadas posteriores se han desarrollado métodos para mejorar el terreno, uno de estos métodos consiste en la construcción, sobre el suelo blando, de elementos verticales rígidos que se llaman inclusiones rígidas. Cuyo principal meta, es la mejora sobre el suelo blando, bajo bases o cimentaciones de estructuras y malos rellenos, permitiendo el desarrollo de las edificaciones con mayor velocidad y disminuyendo los asentamientos de forma sustancial. Al aplicarse esta técnica sobre el terreno blando, se disminuye el asentamiento vertical, ya que al colocarse una capa de reparto que distribuye toda la carga de la estructura se transfiere todo el peso a las inclusiones, minimizando la carga sobre el terreno blando y por consecuente el asentamiento.

Como parte de esta tesis presentaremos dos métodos para estudiar el asentamiento de edificaciones que descansan sobre un suelo blando mejorado con la técnica de inclusiones rígidas. El desarrollo de la solución es completamente analítico, pero los análisis de elementos finitos se utilizan para verificar la validez de algunas suposiciones, como un modelo geométrico simplificado, la distribución de la carga con la profundidad y las condiciones de contorno. El perfil del suelo se divide en secciones horizontales independientes, y el equilibrio de las tensiones y la compatibilidad de las deformaciones se presentan en las direcciones vertical y horizontal. La solución se presenta desarrollando un análisis numérico (Plaxis) comparándolo con el método analítico (Combarte) y se puede implementar fácilmente en una hoja de cálculo.

The soft soils cause various problems at the time of construction, as in the foundations of different buildings or other civil works. These types of soils necessarily have to be analyzed and treated correctly, as these cause short and long term problems.

In the last decades methods have been developed for the improvement of the land, one of these methods consists of the introduction or construction in the soft soil of rigid vertical elements that are called inclusions. Its main application is in soils under large landfills or foundations of structures, allowing the construction of buildings with greater speed and decreasing settlements considerably. By applying this technique on the soft ground, vertical settlement is reduced, since by placing a distribution layer that distributes the entire load of the structure, all the weight is transferred to the inclusions, minimizing the load on the soft ground and consequently settlement.

As part of this thesis we will present two methods to study the settlement of buildings that rest on a soft soil improved with the technique of rigid inclusions. The development of the solution is completely analytical, but the finite element analyzes are used to verify the validity of some assumptions, such as a simplified geometric model, the distribution of the load with the depth and the boundary conditions. The floor profile is divided into independent horizontal sections, and the balance of the stresses and the compatibility of the deformations are presented in the vertical and horizontal directions. The solution is presented by developing a numerical analysis (Plaxis) comparing it with the analytical method (Combarieu) and can be easily implemented in a spreadsheet.