Universidad del Cauca Facultad de Ingeniería Civil Fundaciones Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco. Por que se evalua la falla por corte?

Transcripción

1 Por que se evalua la falla por corte?

2 Que sucede cuando colocamos esfuerzos en una masa de suelo Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo donde se funda. Estos esfuerzos producen incremento de esfuerzos en suelo generando: a. Cambio tensional en el suelo: - Aumento en el esfuerzo vertical - Aumento en el esfuerzo cortante b. Deformaciones σ

3 Resistencia al esfuerzo cortante de suelos (como lo expresamos-parametros) Suelos cohesivos -c u -c, φ Suelos friccionantes - φ Nos determinan la envolvente de falla τ = c + σ n tanφ

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5 Capacidad de Carga Uno de los más importantes aspectos que se debe evaluar en el cálculo y diseño de una cimentación es su capacidad de carga, que es la presión o el esfuerzo máximo de contacto que le puede generar la fundación al suelo antes de sobrepasar un estado límite no deseado, tal como la falla por corte general del terreno. (L. Cruz, 2007)

6 Dentro del vocabulario de fundaciones existen dos capacidades de carga a las que siempre se hará referencia: Capacidad de carga última (q u ): La cual es la máxima presión o esfuerzo permisible que puede generar una cimentación al suelo antes de llegar a un estado de falla. Capacidad de carga admisible (q a ): Es la capacidad de carga última dividida por un factor de seguridad (F.S.>1), de tipo mandatario cuando se diseña baja un código de diseño. q a = q u F.S.

7 Primeras deduciones matematicas de la capacidad de carga en suelos cohesivos

8 Zonas de la falla y caracterización de los elementos geometricos P D f 45 φ 2 B 45 φ 2 α α I II Suelo: γ,c,φ Cuña I: Zona activa de Rankine, Cuña II: Zona de corte radial (arcos de una espiral logaritmica, Cuña III: Zona pasiva de Rankine (45-φ/2) III siempre L>B B: Ancho L:Longitud

9 Naturalezas de falla Falla General por corte Falla local de corte Falla de corte por punzonamiento (Vesic 1973)

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12 Suposiciones en el calculo Medio - Homogeneo, Isótropo y elástico - Semi-infinito -Sin Peso - Cohesivo friccionante Cimentación - Perfectamente lisa

13 De que depende la capacidad de carga de una cimentación - Tipo de suelo, resistencia al esfuerzo cortante - Peso unitario, grado de compacidad o consistencia, historia de carga - Permeabilidad del Suelo, posición del nivel freatico - Forma y tamaño de la zapata - Profundidad de desplante (D f ) - Velocidad de aplicación de la carga

14 Capacidad de carga en suelos Terzagui (1943) Consideraciones: Carga axial al eje de la columna, sin excentricidad. Carga sin inclinación Zapata corrida.

15 Capacidad de carga en suelos Terzagui (1943) Ecuación general 1 qu = cnc + qnq + γbn γ donde: 2 c: Cohesion del suelo q: Esfuerzo efectivo a nivel de cimentación q=γ.d f,, se debe tener en cuenta el nivel freatico. N c, N q, N γ : Factores de capacidad de carga adimensionales, en f(φ) unicamente B,L: Ancho, Largo respectivamente y siempre L>B

16 Nc, Nq, Nγ (Terzaghi) 1) ( cot cos cot 2 2)tan / 4 / 2(3 = + = c N q e N φ φ π φ φ φ π + = 2 4 2cos 2 2)tan / 4 / 2(3 φ π φ φ π e N q φ φ γ γ tan 1 cos = K p N

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18 Caso de suelos cohesivos y Caso zapata corrida - En superficie friccionantes qn γbn γ - A una profundidad D f Caso zapata cuadrada y circular (modificación a la ecuación de Terzaghi, s c y s γ ) - En superficie 1 qu = cncsc + qnq + γbn - A una profundidad D 2 f q u = cn c + q γ s γ Cuadrada qu = 1.3cNc + qnq γBN γ Circular qu = 1.3cNc + qnq γBN γ

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20 Deducción caso suelo cohesivo y suelo friccionante

21 Ejemplos y Ejercicios Universidad del Cauca Facultad de Ingeniería Civil Fundaciones Prof. Lucio Gerardo Cruz Velasco

22 Ejercicio #1: Calcular la capacidad de carga ultima según la ecuación de Terzaghi para una zapata corrida y una cuadrada, colocada en la superficie, de ancho de 1.5m en un suelo de perfil de homogeneo, para las siguientes situaciones: a) CL- γ=18kn/m 3 C u = 45KPa b) SM - γ=17.5kn/m 3 φ = 20 c) Df=1.20m