Cap 6 - Cimentaciones Superficiales (1)

8/18/2019 Cap 6 - Cimentaciones Superficiales (1)

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CIMENTACIONES SUPERFICIA


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Sobre esforzar al suelo conduce a un asentamiento exces

una falla cortante, provocando daños a la estructura,

importante calcular la capacidad de carga de los suelos.

En las cimentaciones superficiales la razón de la pro

desplante al ancho es menor que cuatro.


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NATURALEZA DE FALLAS POR CAPACIDAD DE CARGA EN SUELOS

1. FALLA DE CORTANTE GENERAL

Se presenta en arena densa o suelo cohesivo firme.

En que falla de suelo.

La superficie de falla se extiende hasta la superficie del te

La falla es repentina.

B

Superficie

de falla

en suelo

Carga/área unitaria,

=

Asentamiento

Cap

últim

carg

cime


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2. FALLA DE CORTANTE LOCAL

Se presenta en arena o suelo arcilloso de compactación m

Cuando se llega a (1) el asentamiento se acompaña porepentinas, la superficie de falla no llega a la superficie de

Se requiere entonces un aumento considerable de esfuerzsuperficie de falla se extienda a la superficie del terreno, e.

No se alcanza un pico.

B

Superficie

de falla


(1) =

Asentamiento

Carga

de fall


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2. FALLA DE CORTANTE POR PUNZONAMIENTO

Se presenta en suelos bastante sueltos

La superficie de falla no se extenderá hasta la superficie d

Más allá de la carga última , la gráfica sea prácticament

B

Superficie

de falla


Asentamiento

Zapata

superficial

(1)


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CRITERIO DE ZONIFICACION PARA LOS DISTINTOS TIPO

EN ARENAS

En base a datos experimentales, Vesic (1973) propuso:

0

1

2

3

4

5

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Compacidad relativa,

Falla de cortante

por punzonamiento

Falla de

cortante local

Falla de

cortante

general

/ ∗


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TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA

El esquema presenta la falla por capacidad de carga en un s

cimentación rígida continúa rugosa.

La zona de falla tiene 3 partes:

1. La zona triangular ACD

B

J

H A C

FD

E

G

45 ∅/2

45 ∅/2 45 ∅/245 ∅/2

∝ ∝

=

= = ∅ = ∝ = ∅


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2. Las zonas de cortante radial ADF y CDE, las curvas DE y

de una espiral logarítmica.

3. Dos zonas pasivas de Rankine triangulares AFH y CEG.

Al hacer = , la resistencia a lo largo de HJ y GI fue des

Terzaghi, usando el análisis del equilibrio, presenta:

=

Donde: = ú

, , = , ∅

= 1 ∅

= (45 ∅/2)℮∅

= 2 1 ∅


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Meyerhof (1963) mejora la expresión de Terzaghi, así:

=

γ

Donde: , , = Factores de forma

, , = Factores de profundidad

, , = Factores de inclinación de car

Capacidad de carga última neta ( neta(u) )

(

) =

Se presenta la tabla con estos factores recomendados para u


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MODIFICACION DE LAS ECUACIONES PARA LA CAPACID

CARGA POR LA POSICION DE NIVEL DE AGUA

La ecuación de presentada es cuando el nivel de agua estácimentación. Cuando el nivel está cerca de la cimentación deb

modificaciones


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Caso I: si 0 ≤ ≤ , = ( =

Caso II: si 0 ≤ ≤ , =

=

( ′)

Nivel de agua

freática

Nivel de agua

freática

Caso I

Caso II

= Peso específicosaturado


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Se supone que no existen fuerzas de infiltración.

Caso III: si ≥ B , el agua no afecta

MODIFICACION DE LA ECUACION PARA CAPACIDAD DE CARGA POR F

La ecuación de para obtenerla por falla local se debe realizar las siguientmodificaciones:

=

tan∅ =

tan∅

FACTOR DE SEGURIDAD

La capacidad de carga admisible está dada por:

=

Donde FS es el factor de seguridad y deben ser por lo menos 3 en todos los


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EJERCICIO: Una cimentación cuadrada para una columna

construida sobre un suelo arenoso tiene que t

total admisible de 150KN. La profundidad de

será de 0.7 m. La carga estará inclinada un

respecto a la vertical.

Determine el ancho B de la cimentación

seguridad de 3, siendo las característi

obtenidas en el laboratorio las siguientes:

= 18

, = ∅ = 30°. La compacida

80%.

SOLUCION:

Graficamos nuestra cimentación


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La qu está dada por:

=

Por dato tenemos = , entonces:

=

Hallamos los valores de las variables de las que depende

• = = 18 / 0.7 = 12.6 /

= 150

= 0

∅ = 30° = 18 /

= 80%

0.7m20°

B


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• Tipo de falla: = 80%, del gráfico de zonificación dtiene falla general. No deberá modificarse ∅.

• De la tabla, para ∅ = 30°, tenemos: = 18.40

= 22.40

• De la tabla tenemos:

= 1 / ∅ = 1 / tan 30 = 1 0.577

= 1 2∅(1 ∅)/ = 1 230(1

= 1 2 ∗ 0.577(1 0.5) ∗ 0.7/ = 1 0.202/

= (1 °

°) = (1 °

°) = 0.605

= 1

= 1 0.4

= 0.6

= 1

= (1

) = (1

) = 0.111


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Reemplazamos éstos valores en la ecuación de

= 12.6

18.4 1.577 1

.

0.605

18

()(22

= 221.2

1

.

13.43

= 221.2 .

13.43

Se sabe: =

=

= 73.73

.

4.48

Debe cumplirse también: =

, entonces: =

Igualo ambas expresiones:

= 73.73

.

4.48

= 1.28 ≅ 1.30


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EJERCICIO: Resolver el ejercicio anterior con = 60%

Si = 60%

Para = 1 ⇒ = 0.7 del gráfico de modos de

FALLA LOCAL

Entonces: tan ∅′ =

tan ∅ =

tan 30 = 0.385

∅ = 21°

De la tabla para ∅ = 21° : = 7.07

= 6.20

Hallamos los valores de las variables de las que depende

= = 18 ∗ 0.7 = 12.6 /

De la tabla correspondiente:

= 1

tan ∅ = 1

tan 21 = 1.384


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= 1 2 tan ∅ (1 ∅)

= 1 2 21 (1 2

= 1 .

= 1 °

°

= 1

= 0.605

= 1 0.4

= 1 0.4

= 0.6

= 1

= 1 °

∅°

= 1

= 0.0023

Reemplazo en :

= 12.6 7.07 1.384 1 .

0.605

(1)(6.2)(

= 74.6 1 .

0.08

= 74.6 .

0.08


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=

= 24.9

.

0.027

=

= 24.9

.

0.027

= 2.35

Si = 1.5 :

= 1 2 tan 30 (1 30).

= 1 0.433/

= 221.2 1 .

13.43 = 221.2

.

13.43

=

=

= 73.7

.

4 . 5

= 73.7

.

4 . 5

= 1.19


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= 1.5/1.19 = 1.26 > 1

= 1 2 tan 30 1 30 −(1.5/)

= 1 0.289 −(1.5/)

= 221.2 1 0.289 − 1.5/ 13.43

= 221.2 63.9 − 1.5/ 13.43

= 73.7 21.3 − 1.5/ 4.5

= 1.32

/ = 1.5/1.32 = 1.41 > 1 OK!


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ASENTAMIENTO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

TIPOS DE ASENTAMIENTOS DE CIMENTACIONES

Son de dos tipos

1. Inmediato o elástico

2. Por consolidación

En esta parte se tratará el asentamiento inmediato

Teóricamente debe considerarse una cimentación totalmetotalmente elástica, para esto existen los siguientes criter

Para una cimentación de B x L: Se considera el parámetro =

Donde: L = largo

B = ancho

= coeficiente de balasto o reacción de la


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E = módulo de elasticidad

I = momento de inercia

El coeficiente se determina en base a una prueba de csimple en campo.

Se tiene tablas para los valores de y E.

• Si < /4 la cimentación será rígida

• Si 4 < < la cimentación será flexible

• Si > las cargas aplicadas en un extremo no

Extremo.


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Forma práctica

El perfil de asentamiento sobre un suelo flexible será diferetipo de cimentación.

h

á

h

á RF


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ASENTAMIENTO INMEDIATO

En la figura demostrada, si = , = ∞ y la

perfectamente flexible, el asentamiento será:

Cimentación

BXL

= ó

= ó

Asentamiento

de cimentación

rígida

Asentamiento

de cimentación

flexible

Suelo

Roca


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=

1

∝

(en esquina)

=

1

∝ (en el centro)

Donde:∝=

++

+

−

++

+

− = /

Los valores de ∝ se pueden representar en un gráfico

El promedio de los asentamientos puede expresarse:

=

1

∝

Los valores de ∝ también se expresan en un gráfico

Si la alimentación fuera rígida:

=

1

∝


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∝ también se expresa en un gráfico.

Si > 2 el asentamiento no tendrá cambios consid

Si < 2 el asentamiento será menor al calculado

Si > el asentamiento será menor al calculado

Se cuenta con tablas de rango de los parámetros del mat

ASENTAMIENTO TOLERABLE EN EDIFICIOS

Grandes asentamientos de varios elementos de una estructu

daños considerables y/o pueden interferir con el funcionamie

de la estructura.

La figura muestra los parámetros para la definición de un ase

tolerable.


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= Asentamiento total en A

= Asentamiento total en B

= Asentamiento diferencial

Distorsión angular = ∝=

Existen criterios de asentamiento en diversas normas y reglamentose debe usar el RNE norma E,050 art. 14.

A B

L


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DESARROLLO DE ASENTAMIENTO INMEDIATOS E

ESCALONADO

5 m 5 m

5 m

5 m

Z-1 Z-2

66

4

4

4 pisos

: 1 / =

= á = ℎ = 12,000

= 0.3


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Diseño Z-1

= 5 ∗ 5 ∗ 4 ∗ 1 // = 100

=

. / = 49261.1

= 222 . ≠ 200 , nuevamente y con 2.15 porque 220

= 46511.6

= 216 ≠ 220 ⇒ = 220

1 puede resistir = 2.15 / ∗ 220 = 104.06

> 100 OK!

Para cálculo de asentamiento: = 220 = 100 /

= .

= 2.07 /


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Cálculo de asentamiento 1

= . /

. / 1 0 . 3 0.82

= ∗. /

. / (0.91)(0.82)

= 0.283

Diseño 2

= 5 ∗ 2.5 ∗ 4 ∗ 1 // = 50

=

. / = 28,089.9

= 168 ≠ 160 , con 1.84 que correspo

=

./ = 27,173.9

= 165 ≅ 170 ⟹ = 170


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2 puede resistir = 1.84/ ∗ 170 = 53.18 >

Para cálculo de asentamiento:

= 170 = ,

= 1.73/

Calculo asentamiento 2

= ∗. /

. / (0.91)(0.82)

= 0.183

Asentamiento diferencial

= 0.283 0.183 = 0.1

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