UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA

Transcripción

1 FACTORES QUE INFLUYEN DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA Por: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lazares ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA

2 CAPACIDAD DE CARGA ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

3 INTRODUCCION - Diseño Geotécnico Determina, evalúa y define la geometría frente a los suelos presentes. - Diseño Estructural Determina y evalúa la cuantía de acero necesario. - Consideraciones Constructivas Situaciones especiales de presencia de suelos blandos o NF

4 - Método de Tensiones Admisibles Aún usado en el Perú - Método del Factor de Seguridad Global Más utilizado - Método de los Estados Límites Tendencia mundial, próximos 5 años

5 1. Tipo de base de cimentación (artificial o natural) 2. Tipo de cimentación (superficial, profunda, aislada, corrida, losas y otras) 3. Profundidad de cimentación 4. Dimensiones de la base de cimentación

6 1. Profundidad adecuada Evitar daños 2. Segura frente a la falla Estabilidad de la cimentación 3. No Asentarse Daños en la construcción

7 1. D + L 2. D + (W ó E) 3. (D + L + (W ó 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 combinación > 0.75

8 D L (D + L + E) D E Carga Muerta de Cálculo 1.4 (ACI) 1.5 (Norma Peruana) Usado en: - Estados Límites 0.9 ( D a favor de la estabilidad)

9 ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

10 Etapa de Distorsión Elástica y la combadura dentro de la masa de suelo Deformación Elástica Combadura Etapa de Cortante Local y de Agrietamiento Deformación Elástica Zona de Cortante Local Etapa de Falla General por Cortante Zona de Cortante Total

11 Superficie de Falla Diferentes suelos CURVA DE ESFUERZO DEFORMACIÓN σ(esfuerzo) ARENA COMPACTA O ARCILLA NO SENSIBLE ARENA SUELTA O ARCILLA SENSIBLE S(deformación)

12 ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

13 Método de Bell Simple y conservador Ampliado y modificado por Terzaghi Actualmente no se usa Didáctico

14 Método de Bell

15 Método de Bell

16 Método de Bell

17 ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

18 Método de Terzaghi Primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de suelos los resultados de la mecánica del medio continuo. Cubre el caso más general de suelos con cohesión y fricción y su impacto en la mecánica de suelos. Hoy es muy utilizada para la determinación de la capacidad de carga. Terzaghi propuso el mecanismo de falla para un cimiento superficial de longitud infinita normal al plano del papel.

19 Mecanismo de falla de Terzaghi q c = 1/2 B N + C Nc +. d Nq Mecanismo de falla de cimiento continuo poco profundo, segun una espiral logaritmica

20 Método de Terzaghi Modelo de falla asumido:

21 Método de Terzaghi Modelo de falla asumido: q c = 1/2 B N + C Nc +. d Nq Mecanismo de falla de cimiento continuo poco profundo, segun una espiral logaritmica

22 Método de Terzaghi Característica del modelo: 1. Cimiento de ancho B y longitud infinita L. 2. Distribución de tensiones actuantes uniforme. 3. Sobre carga uniforme a ambos lados de la cimentación. 4. Estrato resistente a nivel de cimentación.

23 Método de Terzaghi La expresión obtenida propuesta: d γ1 b γ2 P q = d qbr =0.5 γ 2. b N γ + cn c + q N q qbr = f (γ 2, b, φ, c, γ 1, d) Nγ; Nc, Nq = f (φ) Además: q = γ1. d

24 Método de Terzaghi Los Valores de Nγ, Nc y Nq :

25 Falla Local UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Método de Terzaghi

26 ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

27 Modelo de falla de Meyerhof q c = C Nc + p 0 Nq + 1/2 B N B = B 2e Meyerhof considera por primera vez la influencia de la Profundidad de cimentación en el terreno y la Excentricidad de la Cargas. Esta solución es aceptada por todas las teorías y códigos en la actualidad.

28 Método de Meyerhof Similar características que Bell y Terzaghi, pero con una forma diferente de las superficiales de falla, Meyerhof propuso la expresión siguiente: qbr = 0.5γ 2 b Nγ + c Nc + q Nq Nγ, Nc, Nq = f (φ) qbr = f (γ2, b, φ, c, γ, d)

29 Método de Meyerhof

30 ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

31 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante centrada. Carga actuante vertical. Estrato resistente a nivel de la cimentación. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentación.

32 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.

33 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Influencia de la excentricidad de la Carga. Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excéntrica. Carga actuante vertical. Estrato resistente a nivel de la cimentación. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentación.

34 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA qbr* = 0.5 2* B N S + C* Nc Sc +q* Nq Sq Donde: l = l 2*el, b = b 2*eb B = Menor entre l y b L = Mayor entre l y b

35 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Influencia de la inclinación de la carga. Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excéntrica. Carga vertical y carga horizontal actuantes. Estrato resistente a nivel de la cimentación. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentación.

36 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Factores de inclinación de la carga - i, i c, i q Estos factores son menores o iguales que la unidad, y se determinan: Para suelos C - j i = 0. 7 H * 1 - N * + b l C * cot j * 5 i q = 0. 5 H * 1 - N * + b l C * cot j * 5 i c = i q - ( 1 - i q ) - ( Nq Los factores i q, i tienen que cumplir la siguiente condición i q, i > 0.00 Para suelos C ( j = 0 ) i c = ) H * b l C *

37 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Influencia de la profundidad de la cimentación en el estrato resistente. Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excéntrica. Carga vertical y carga horizontal actuantes. Estrato resistente por encima del nivel de la cimentación. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentación.

38 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Factores de la profundidad - d,,dc, dq. Suelos j y C -j : Cuando D b Cuando D > b d = 1.0 d = 1.0 d c = (D/b) d c = tg -1 (D/b) d q = 1 + 2tgj* (1 sen j* ) 2 (D/b) d q = 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 relación D/b se expresa en radianes. Donde D : Profundidad del cimiento dentro del estrato resistente.

39 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA Influencia de la inclinación del terreno. Cimiento de cualquier rectangularidad. Carga actuante excéntrica. Carga vertical y carga horizontal actuantes. Estrato resistente a nivel de la cimentación. Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentación.

40 N Factores de inclinación del terreno - g, g q, g c Para suelos j y C-j g = g q = (1 0.5 tg ) 5 g c = 1 ( / 147 ) Para suelos C ( = 0) g c = / 147 Donde: UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA H M L o d q* L/2 L/2 : Angulo de inclinación del terreno. Se expresa en grados y tiene que ser menor o igual que j.

41 ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Bell Método de Terzaghi Método de Meyerhof FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Método de Brinch Hansen

42 N = 2.0 (Nq - 1)tg j * UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Para suelos C CAPACIDAD DE CARGA - j Solución de Brinch Hansen q br * = * B N S i d g + C* N c S c i c d c g c +q* N q S q i q d q g q Para suelos j q br * = * B N S i d g + q* N q S q i q d q g q Para suelos C. q br * = 5.14C*(1+S c +dc - ic - g c )+q* Factores de capacidad de carga - N, N c, N q Nq = e p tg j * tg2 (45 + j */2) Nc = (Nq - 1)cot j *

43 Condiciones de diseño por el 1 er Estado Límite: Capacidad de carga: Debe de cumplirse que la presión actuante sobre el terreno debido a las cargas impuestas por la estructura sea menor que la capacidad de carga del suelo donde se desplantó la misma. Vuelco: Se debe chequear que la combinación sea segura al posible vuelco garantizando que: Momentos estabilizantes 1.5 Momentos desestabilizantes Deslizamiento: El terreno deberá lograr equilibrar la componente 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.