B Cimentaciones Superficiales

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Ing. Percy De La Cruz I.

MECÁNICA DE SUELOS II

UNIVERSIDAD PERUANA DEL CENTRO Escuela Profesional de Ingeniería Civil

INTRODUCCIÓN

De acuerdo a la Norma Técnica E.050 del RNE

Las cimentaciones superficiales son aquellas en las cuales la relación (Df/B) es menor o igual a 5, Siendo Df la profundidad de la cimentación y B el ancho o diámetro de la misma. Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas, las cimentaciones continuas y las plateas de cimentación

CRITERIO DE DISEÑO DE CIMENTACIONES

Para el comportamiento satisfactorio, las cimentaciones superficiales deben tener dos características fundamentales.

• La cimentación debe ser segura contra falla por corte general del suelo que la soporta (capacidad de carga).

• La cimentación no debe experimentar asentamiento excesivo (asentamiento permisible).

CAPACIDAD DE CARGA

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA

La carga por área unitaria de la cimentación bajo el cual ocurre la falla por corte en el suelo se denomina capacidad de carga última.

RELACIÓN ENTRE PRESIONES DEL TERRENO Y CAPACIDAD DE CARGA

MECANISMOS DE FALLA

Falla por corte general

(arena densa)

Falla por corte local

(arena media densa)

Falla por punzonamiento

(arena suelta)

MECANISMOS DE FALLA – FORMAS TÍPICAS DE FALLA (VESIC 1973)

MECANISMOS DE FALLA - ASPECTOS PRÁCTICOS

Para la mayoría de problemas prácticos de diseño, sólo es necesario chequear el caso por corte general y luego realizar los análisis por asentamiento para verificar que la zapata no se asentará excesivamente. Los análisis por asentamiento implícitamente protegen contra las fallas por corte local y por punzonamiento.

ECUACIÓN GENERAL DE LA CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO

Terzaghi 1943

q = Sobrecarga equivalente efectiva

ECUACIONES PARA ESTIMAR LA CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO

TERZAGHI 1943

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA - TERZAGHI

TERZAGHI 1943

Relación entre el ángulo de fricción interna y los factores de carga

FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA - TERZAGHI

Para cimentaciones que exhiben falla local por corte en suelos, Terzaghi sugirió modificaciones a las ecuaciones anteriores, tal como sigue:

ECUACIÓN GENERALIZADA DE CAPACIDAD DE CARGA – MEYERHOF 1963

FACTORES DE FORMA – PROFUNDIDAD - INCLINACIÓN

Bowles, 2006

Existen diferentes relaciones empíricas para tomar en cuenta los efectos de forma, profundidad e inclinación.

MODIFICACIONES DE LAS ECUACIONES DE LA CAPACIDAD DE CARGA POR NIVEL DE AGUA FREATICO

La ecuaciones de Terzaghi para el caso de cimentaciones corridas, cuadradas y circulares se desarrollaron para determinar la capacidad de carga ultima en la hipótesis de que el nivel freático este localizado muy debajo de la cimentación. Sin embargo, si el nivel freático está muy cerca de la cimentación, será necesario modificar las ecuaciones de capacidad de carga dependiendo la localización del nivel freático, tal como sigue en la siguiente figura:

Aplicado a suelos compresibles. Para tomar en cuenta la compresibilidad del suelo, Vesic (1973) propuso la siguiente modificación a la ecuación generalizada de Meyerhof.

EFECTO DE COMPRESIBILIDAD DEL SUELO

CAPACIDAD DE CARGA DE CIMENTACIONES SOBRE UN TALUD

FACTOR DE CAPACIDAD DE CARGA PARA CIMENTACIONES SOBRE UN TALUD

SUELOS GRANULARES – FACTOR Ngd

FACTOR DE CAPACIDAD DE CARGA PARA CIMENTACIONES SOBRE UN TALUD

SUELOS PURAMENTE COHESIVOS - FACTOR Nc

CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES

En el caso de cimientos ubicados en terrenos próximos a taludes o sobre taludes o en terreno inclinado, la ecuación de capacidad de carga debe ser calculada teniendo en cuenta la inclinación de la superficie y la inclinación de la base de la cimentación, si la hubiera.

Adicionalmente debe verificarse la estabilidad del talud, considerando la presencia de la estructura.

FACTORES DE SEGURIDAD

- Excentricidad: Máximo B/6

PROFUNDIDAD “P” MÍNIMA A ALCANZAR EN CADA PUNTO DE INVESTIGACIÓN

c-1) Cimentación Superficial

Se determina de la siguiente manera:

EDIFICACIÓN SIN SÓTANO:

Donde:

Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del

terreno hasta el fondo de la cimentación. En edificaciones con sótano, es la distancia

vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y el fondo de la cimentación.

h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y la superficie del terreno natural.

z = 1,5 B; siendo B el ancho de la cimentación prevista de mayor área.

• En el caso de ser ubicado dentro de la profundidad activa de cimentación el estrato resistente típico de la zona, que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentación, a juicio y bajo responsabilidad del PR, se podrá adoptar una profundidad z menor a 1,5 B. En este caso la profundidad mínima de investigación será la profundidad del estrato resistente más una profundidad de verificación no menor a 1 m.

• NOTA: En ningún caso p será menor de 3 m, excepto si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, en cuyo caso el PR deberá llevar a cabo una verificación de su calidad por un método adecuado.

PROFUNDIDAD “P” MÍNIMA A ALCANZAR EN CADA PUNTO DE INVESTIGACIÓN

PROFUNDIDAD “P” MÍNIMA A ALCANZAR EN CADA PUNTO DE INVESTIGACIÓN

PROFUNDIDAD “P” MÍNIMA A ALCANZAR EN CADA PUNTO DE INVESTIGACIÓN

c-2) Cimentación Profunda

• La profundidad mínima de investigación, corresponderá a la longitud del elemento que transmite la carga a mayores profundidades (pilote, pilar, etc.), más la profundidad z.

Donde:

Df = En una edificación sin sótano, es la distancia vertical desde la superficie del

terreno hasta el extremo de la cimentación profunda (pilote, pilares, etc.). En

edificaciones con sótano, es la distancia vertical entre el nivel de piso terminado del

sótano y el extremo de la cimentación profunda. h = Distancia vertical entre el nivel de piso terminado del sótano y la superficie del

terreno natural.

z = 6,00 metros, en el 80 % de los sondeos.

= 1,5 B, en el 20 % de los sondeos, siendo B el ancho de la cimentación, delimitada por los puntos de todos los pilotes o las bases de todos los pilares.

• En el caso de ser conocida la existencia de un estrato de suelo resistente que normalmente se utiliza como plano de apoyo de la cimentación en la zona, a juicio y bajo responsabilidad del PR, se podrá adoptar para p, la profundidad del estrato resistente más una profundidad de verificación, la cual en el caso de cimentaciones profundas no deberá ser menor de 5 m . Si se encontrase roca antes de alcanzar la profundidad p, el PR deberá llevar a cabo una verificación de su calidad, por un método adecuado, en una longitud mínima de 3 m.

PROFUNDIDAD “P” MÍNIMA A ALCANZAR EN CADA PUNTO DE INVESTIGACIÓN

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Ing. Percy De La Cruz I.