Análisis y diseño de cimentaciones superficiales ante acciones vibratorios

Abstract

El presente estudio desarrolla los principales factores a considerar en el análisis y el diseño de las cimentaciones superficiales sometidas al problema de vibraciones provocadas directamente sobre su superficie, entendiendo el diseño de la cimentación como la definición de sus dimensiones, establecidas a partir de un análisis dinámico y de consideraciones geotécnicas fundamentales. Se hace énfasis en la necesidad de efectuar ensayos de campo con el fin de determinar los parámetros dinámicos del suelo. Algunas metodologías actualizadas y de amplio campo de aplicación han sido codificadas en un programa de cómputo, con el cual se han realizado varios análisis para determinar las dimensiones apropiadas para la cimentación de una maquinaria centrífuga, verificar las dimensiones propuestas en dos casos de maquinarias reciprocantes y evaluar la variación de la respuesta del sistema vibratorio ante los cambios en la magnitud del módulo de corte del suelo. Se presentan finalmente algunas conclusiones y recomendaciones surgidas de estas evaluaciones. En el primer capítulo se abordan los objetivos del diseño de cimentaciones de maquinarias y los tipos de cimentación; además se describen las acciones dinámicas usuales. Se presentan las amplitudes de vibración, como magnitudes a comparar para establecer un diseño satisfactorio, y los elementos que definen el problema dinámico. Las hipótesis y soluciones del análisis de la cimentación ante acciones vibratorias son presentadas brevemente en el segundo capítulo, tanto en lo referente al estudio de acciones periódicas como al de acciones de impacto. La tercera parte de este trabajo está orientada a presentar los aspectos de Geotecnia a ser considerados para evaluar las propiedades dinámicas del suelo, en el que se observarán mayores requerimientos en los ensayos -respecto a los necesarios para un análisis estático-, haciendo hincapié en aquellos ejecutados in-situ. Por otro lado, se exponen los efectos de la forma de la cimentación, su empotramiento dentro del depósito del suelo y la presencia de un estrato base rígido cercano, así como la forma de cuantificarlos. En el cuarto capítulo se presentan los principales lineamientos en el proceso de predimensionamiento, análisis y definición de las dimensiones apropiadas para la cimentación, sobre la base de la compilación de la experiencia transmitida por una serie de trabajos desarrollados principalmente en los EE.UU. y la India, países con gran avance en este tema. Se describe el programa de cómputo desarrollado para fines del análisis dinámico de la cimentación ante acciones vibratorias. El quinto capítulo desarrolla algunos casos del análisis y diseño de la cimentación de maquinarias, específicamente en casos reales de acciones rotatorias y reciprocantes, realizados en el Laboratorio Geotécnico del Centro de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres, de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Ingeniería. Finalmente, en el capítulo sexto se resumen las conclusiones y recomendaciones a que ha llegado el autor como resultado de este trabajo.