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carga
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CAPACIDAD DE CARGA
Cimentaciones Superficiales
DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
FACTORES QUE INFLUYEN
Por: Ing. Wilfredo Gutirrez Lazares
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
ALCANCE DEL DISEO GEOTCNICO
1. Tipo de base de cimentacin (artificial
o natural)
2. Tipo de cimentacin (superficial,
profunda, aislada, corrida, losas y otras)
3. Profundidad de cimentacin
4. Dimensiones de la base de
cimentacin
REQUISITOS DE LA BASE
1. Profundidad adecuada
Evitar daos
2. Segura frente a la falla
Estabilidad de la cimentacin
3. No Asentarse
Daos en la construccin
COMBINACIN DE CARGAS
1. D + L
2. D + (W E)
3. (D + L + (W E)) K
Usado en:
- Tensiones Admisibles
- Factor de Seguridad
Global
Donde:
D = carga muerta
L = carga viva
W = carga de viento
E = carga de sismo
K = coeficiente de
combinacin > 0.75
COMBINACIN DE CARGAS
1. 1.5 D + 1.8 L
2. 1.25 (D + L + E)
3. 0.9 D + 1.25 E
Usado en:
- Estados Lmites
Carga Muerta de
Clculo
1.4 (ACI)
1.5 (Norma Peruana)
0.9 (D a favor de la estabilidad)
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
Desarrollo de la Superficie de Falla
Deformacin Elstica
Etapa de Distorsin Elstica
y la combadura dentro de la
masa de suelo
Deformacin Elstica
Zona de Cortante Local
Combadura
Etapa de Cortante Local
y de Agrietamiento
Zona de Cortante Total
Etapa de Falla General
por Cortante
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Simple y conservador
Ampliado y modificado por Terzaghi
Actualmente no se usa
Didctico
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Terzaghi
Modelo de falla asumido:
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Terzaghi
Caracterstica del modelo:
1. Cimiento de ancho B y
longitud infinita L.
2. Distribucin de tensiones
actuantes uniforme.
3. Sobre carga uniforme a
ambos lados de la
cimentacin.
4. Estrato resistente a nivel
de cimentacin.
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de TerzaghiLa expresin obtenida propuesta:
qbr =0.5 2.b N + cNc + qNq
Adems: q = 1. d
qbr = f (2, b, , c, 1 , d)
N; Nc, Nq = f ()
q= d
b
Pd
2
1
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de TerzaghiLos Valores de N, Nc y Nq :
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Terzaghi
Falla Local
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Modelo de falla de Meyerhof
qc = C Nc + p0 Nq + 1/2 B N
B = B 2e
Meyerhof considera por primera vez la influencia de la Profundidad de
cimentacin en el terreno y la Excentricidad de las Cargas.
Esta solucin es aceptada por todas las teoras y cdigos en la
actualidad.
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Meyerhof
Similar caractersticas que Bell y Terzaghi, pero con
una forma diferente de las superficiales de falla,
Meyerhof propuso la expresin siguiente:
qbr = 0.52b N + c Nc + qNq
N, Nc, Nq = f ()
qbr = f (2, b, , c, , d)
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Terzaghi
Caracterstica del modelo:
1. Cimiento de ancho B y
longitud infinita L.
2. Distribucin de tensiones
actuantes uniforme.
3. Sobre carga uniforme a
ambos lados de la
cimentacin.
4. Estrato resistente a nivel
de cimentacin.
Influencia de la forma de la Cimentacin
Cimiento de cualquier rectangularidad.
Carga actuante centrada.
Carga actuante vertical.
Estrato resistente a nivel de la cimentacin.
Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
Factores de la forma del cimiento - S, Sc, Sq
Para suelos j y C-j.
S = 1-0.4(B/ L )
Sc = 1 + (Nq/Nc) (B/ L )
Sq = 1 + (B/ L ) tg j
Para suelos C (j = 0 )
Sc = 0.2 (B/ L ) Donde:
L : Lado mayor entre l y b.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
Cimiento de cualquier rectangularidad
Cimiento de cualquier rectangularidad.
Carga actuante excntrica.
Carga actuante vertical.
Estrato resistente a nivel de la cimentacin.
Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.
Influencia de la excentricidad de la Carga.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
Influencia de la excentricidad de la Carga.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
29
Influencia de la excentricidad de la Carga.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
30
Influencia de la excentricidad de la Carga.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
31
Influencia de la excentricidad de la Carga.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
32
Influencia de la excentricidad de la carga.
qbr* = 0.52*BNS + C*NcSc +q* Nq Sq
Donde:
l= l 2*el , b= b 2*eb
B= Menor entre l y b
L= Mayor entre l y b
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
Carga actuante excntrica
Cimiento de cualquier rectangularidad.
Carga actuante excntrica.
Carga vertical y carga horizontal actuantes .
Estrato resistente a nivel de la cimentacin.
Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.
Influencia de la inclinacin de la carga.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
Factores de inclinacin de la carga - i, ic, iq
Estos factores son menores o iguales que la unidad, y se determinan:
Para suelos C - ji =
5
*cot*Clb*N
*H7.01
j+-
iq =
5
*cot*Clb*N
*H5.01
j+-
ic = i q -)1Nq(
)i1( q
-
-
Los factores iq, i tienen que cumplir la siguiente condicin iq, i > 0.00
Para suelos C (j = 0 ) ic = 0.5-0.5
-
*Clb
*H1
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
Carga vertical y carga horizontal actuantes
Cimiento de cualquier rectangularidad.
Carga actuante excntrica.
Carga vertical y carga horizontal actuantes.
Estrato resistente por encima del nivel de la cimentacin.
Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.
Influencia de la profundidad de la
cimentacin en el estrato resistente.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
Situacin en que D < b
Situacin en que D > b37
Factores de la profundidad - d, ,dc, dq.
Suelos j y C -j :
Cuando D b Cuando D > b
d = 1.0 d = 1.0
dc = 1 + 0.4 (D/b) dc = 1 + 0.4 tg-1 (D/b)
dq = 1 + 2tgj* (1 sen j* )2 (D/b) dq = 1 + 2tgj* (1 sen j* )
2 tg-1 (D/b)
Suelos C (j = 0)
Cuando D b dc = 0.4 (D/b)
Cuando D > b dc = 0.4 tg-1 (D/b)
En las anteriores expresiones la relacin D/b se expresa en radianes.
Donde
D : Profundidad del cimiento dentro del estrato resistente.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
Estrato resistente por encima del nivel de la cimentacin
Cimiento de cualquier rectangularidad.
Carga actuante excntrica.
Carga vertical y carga horizontal actuantes.
Estrato resistente a nivel de la cimentacin.
Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentacin.
Influencia de la inclinacin del terreno.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
Factores de inclinacin del terreno - g, gq, gc
N
H ML
o
d q*
L/2 L/2
Para suelos j y C-j
g = gq = (1 0.5 tg)5
gc = 1 ( / 147 )
Para suelos C (= 0)
gc = / 147
Donde:
: Angulo de inclinacin del terreno.
Se expresa en grados y tiene que ser menor o igual que j.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentacin
CAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Bell
Mtodo de Terzaghi
Mtodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Mtodo de Brinch Hansen
Aporte de Brinch Hansen
Factores de capacidad de carga - N, Nc, Nq
Para suelos C-j
qbr* = 0.52*BNSidg + C*NcSc i cd cg c +q* Nq Sq i qdq gq
Para suelosj
qbr* = 0.52*BNSidg + q* Nq Sq i qdq gq
Para suelos C.
qbr* = 5.14C*(1+S c+dc-ic-gc)+q*
Nq = eptgj*
tg2 (45 +j*/2)
Nc = (Nq-1)cot j*
N = 2.0 (Nq-1)tg j*
CAPACIDAD DE CARGA
Condiciones de diseo por el 1er Estado Lmite:
Capacidad de carga: Debe de cumplirse que la presinactuante sobre el terreno debido a las cargas impuestas por
la estructura sea menor que la capacidad de carga del suelo
donde se desplant la misma.
Vuelco: Se debe chequear que la combinacin sea seguraal posible vuelco garantizando que:
Momentosestabilizantes 1.5 Momentos desestabilizantes
Deslizamiento: El terreno deber lograr equilibrar lacomponente horizontal de la resultante de los esfuerzos
trasmitidos al terreno oblicuamente sobre la superficie de
contacto del cimiento y el terreno en 1.5 veces. El equilibrio
se consigue por el rozamiento entre el cimiento y el terreno,
en algunos casos, con el empuje pasivo del terreno.
CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
Para determinar la capacidad de carga en cimentaciones superficiales se
utilizar el mtodo de Brinch Hansen, segn el modelo:
44
CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
Cimientos rectangulares:
Qbr* = lb (qbr*)
Siendo:
Qbr* : Capacidad de carga de la base del cimiento.
l : Lado efectivo en la direccin de l.
b : Lado efectivo en la direccin de b.
qbr* : Presin bruta de roturas resistentes a la
estabilidad de la base.45
CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
l = l-2el*
b = b-2eb*
Excentricidad determinada con los valores de clculo
el* = ML* = ML + H* Hc = ML + H*HcN* N* +QCIM. + QRELL N* +20bld
eb* = Mb* = Mb + H* Hc = Mb + H*HcN* N* +QCIM. + QRELL N* +20bld
Donde:
ML*, Mb*, N* : Solicitaciones de clculo actuantes a nivel de solera.
46
CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
Para cimientos circulares
Sustituir cimiento real circular por un cimiento
rectangular efectivo equivalente con dimensiones
efectivas (lc,bc).
Qbr* = lcbcqbr*
Donde:
lc: Lado mayor efectivo del cimiento rectangular equivalente.bc: Lado menor efectivo del cimiento rectangular equivalente.
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CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
sen
seneRR c )2*)(( 00 -bc =
lc= bc . R0 sen
R0 ec*
Siendo:
R0 : Radio de la base del cimiento circular = Do/2.
ec* : Excentricidad de la fuerza resultante vertical a
nivel de solera = M*/N*
: cos-1(ec*/R0) (en radianes)
48
CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
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CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
50
CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen
Apreciaciones sobre la influencia:
1. Predominantemente cohesivos
c > 25 kPa; < 25mayor influencia en c.Nc.
insignificante
1. Puramente friccionantes
> 25; c=0mayor aporte en: 0.5.b.N y q.Nq, cNc=0
Nota.- con pequeo incremento de , aumenta notablemente el aporte del suelo.
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