TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

Transcripción

1 Universidad Nacional de Ingeniería acultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos TALLER ÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS CAPACIDAD DE CARGA DE CIMENTACIONES Expositor: Diana L. Calderón Cahuana Diapositivas: Zenon Aguilar ardales

2 TIPOS DE ALLAS POR RESISTENCIA CORTANTE EN SUELOS Superficie de alla General Carga/área unitaria, u Suelo Granular Compacto o Arcilla irme Asentamiento

3 TIPOS DE ALLAS POR RESISTENCIA CORTANTE EN SUELOS Superficie de alla Local Carga/área unitaria, u (1) u Suelo Granular Suelto o Arcilla lando Asentamiento

4 TIPOS DE ALLAS POR RESISTENCIA CORTANTE EN SUELOS Superficie de alla por Punzonamiento Carga/área unitaria, u (1) u u Suelo Granular muy Suelto o Arcilla muy landa Zapata superficial Asentamiento

5 D f /* MODOS DE ALLA EN CIMENTACIONES SORE ARENA Compacidad relativa, C r alla de cortante alla de por punzonamiento cortante local alla de cortante general L L Donde = ancho de la cimentación L = longitud de la cimentación 3 Para cimentaciones cuadradas: = L; 4 D f Para cimentaciones circulares: = L = diámetro 5

6 TEORÍA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA J I u =D f G 45 -/ A 45 -/ 45 -/ 45 -/ G D E alla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación rígida continua rugosa u cn C N 1 N (Cimentación en franja) c = Cohesión del suelo = Peso específico del suelo = D f N c, N, N = actores de capacidad de carga adimensionales ue son únicamente funciones del ángulo de fricción del suelo,.

7 TEORÍA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA actores de Capacidad de Carga N tan 45 e tan N c N N 1cot N tan 1 Ecuación General de la Capacidad de Carga u cn c cs cd ci N s d i 1 N s d i

8 TEORÍA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA actor Relación uente orma* cs 1 L N N c De eer (1970) s 1 tan L s L Donde L = longitud de la cimentación (L>) * Estos factores de forma son relaciones empíricas basadas en amplias pruebas de laboratorio.

9 El factor tan-1 (df/) esta en radianes. TEORÍA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA actor Relación uente Profundidad Condición (a): D f / 1 cd d D 1 tan 1 sen f D f d 1 Hansen (1970) Condición (b): D f / >1 cd d d 1 D 1 f 0.4tan 1 tan 1 sen tan 1 1 D f

10 TEORÍA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ÚLTIMA actor Relación uente Inclinación ci i 1 90 Meyerhof (1963); Hanna Y Meyerhof (1981) i 1 Donde = inclinación de la carga sobre la cimentación con respecto a la vertical

11 CORRECCIÓN POR ALLA LOCAL Parámetros de Resistencia Cortante Corregidos c * 3 c * arctg 3 tan Ecuación General de la Capacidad de Carga u c * N c cs cd ci N s d i 1 N s d i

12 INLUENCIA DEL NIVEL REÁTICO EN LA CAPACIDAD DE CARGA Caso I Nivel del agua freática D 1 D f D = peso específico sumergido cn N 1 N * u C * 1 md1 1 D

13 INLUENCIA DEL NIVEL REÁTICO EN LA CAPACIDAD DE CARGA Caso II D f d Nivel del agua freática = peso específico sumergido u cn C N 1 * N * d m 1 d

14 CAPACIDAD DE CARGA ADMISILE D f adm adm u S adm = Capacidad de Carga Admisible Qu = Capacidad de Carga Última S = actor de Seguridad = 3

15 CIMENTACIONES CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE Q M Q L 6M L max Para e /6 X L Q L 6M L min Para e > /6 max Donde Q = carga vertical total M = momento sobre la cimentación max

16 CIMENTACIONES CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE 1. La distancia e es la excentridad de la carga aplicada e e M Q max Q L 1 6e e y min Q L 6e 1 L max 4Q 3L e e

17 CIMENTACIONES CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE. Determinar las dimensiones efectivas de la cimentación como = ancho efectivo = e L = longitud efectiva = L 3. Usar la ecuación para la capacidad de carga última como ' u cn c cs cd ci N s d i 1 ' N s d i

18 CIMENTACIONES CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE 4. La carga última total ue la cimentación soporta es A Q últ ' u ( ')( L') donde A = área efectiva 5. El factor de seguridad contra falla por capacidad de carga es S Q Q últ

19 TIPOS DE ASENTAMIENTOS DE CIMENTACIONES Asentamiento Inmediato o elástico Perfil del asentamiento Asentamiento Por Consolidación Primaria Asentamiento Por Consolidación Secundaria

20 ASENTAMIENTO ELÁSTICO DE CIMENTACIONES LEXILES Y RÍGIDAS Cimentación X L D 1 Asentamiento de cimentación rígida Asentamiento de cimentación flexible s = relación de Poisson E s = módulo de elasticidad Suelo Roca

21 ASENTAMIENTO ELÁSTICO DE CIMENTACIONES LEXILES Y RÍGIDAS S e E s o 1 S (esuina de la cimentación flexible) S e E s o 1 S (centro de la cimentación flexible) S e E s o 1 s av (promedio para una cimentaciòn flexible) Donde 1 1n 1 m 1 m m m1n m 1 m 1 m 1 1 m = L/ = ancho de la cimentación L = longitud de la cimentaciòn

22 ASENTAMIENTO ELÁSTICO DE CIMENTACIONES LEXILES Y RÍGIDAS prom, prom r Para cimentación circular L/ r = 1 prom = 0.85 r = 0.88

23 ESTIMACIÓN DEL MÓDULO DE ELASTICIDAD DE LOS MATERIALES Usar métodos geofísicos Ensayos de laboratorio Correlaciones empíricas: E s (kn / m ) = 766N f N f = número de penetración estándar Módulo de Elasticidad de Arcillas Normalmente Consolidadas E s = 50c a 500c Módulo de Elasticidad de Arcillas Preconsolidadas E s = 750c a 1000c Donde c = cohesión no drenada de la arcilla

24 ASENTAMIENTO ADMISILE EN CIMENTACIONES DE EDIICACIONES SEGÚN TERZAGHI: El asentamiento promedio admisible de las cimentaciones de una edificación convencional será: S adm = 5 mm SEGÚN LA NORMA E - 050: El Asentamiento Diferencial no debe ocasionar una distorsión angular mayor ue la indicada en la Tabla 8. En el caso de suelos granulares el asentamiento diferencial se puede estimar como el 75% del asentamiento total.

25 ASENTAMIENTO ADMISILE EN CIMENTACIONES DE EDIICACIONES

26 DISTORSIÓN ANGULAR LÍMITE RECOMENDADA POR LA NORMA E-050 = /L 1/150 1/50 TALA 8 (NÓRMA E-050) DISTORSIÓN ANGULAR = DESCRIPCIÓN Límite en el ue se debe esperar daño estructural en edificios convencionales. Límite en ue la pérdida de verticalidad de edificios altos y rígidos puede ser visible. 1/300 Límite en ue se debe esperar dificultades con puentes grúas. 1/300 Límite en ue se debe esperar las primeras grietas en paredes. 1/500 Límite seguro para edificios en los ue no se permiten grietas. 1/500 1/650 1/750 Límite para cimentaciones rígidas circulares o para anillos de cimentación de estructuras rígidas, altas y esbeltas. Límite para edificios rígidos de concreto cimentados sobre un solado con espesor aproximado de 1,0 m. Límite donde se esperan dificultades en mauinaria sensible a asentamientos.