4.0 capacidad portante

CIMENTACIONES SUPERFICIALES:

CAPACIDAD PORTANTE EN SUELOS

ASPECTOS TEÓRICOS

1

ASPECTOS DE INTERÉS EN LA INGENIERÍA GEOTÉCNICA

Resistencia al corteDeformación

Ingeniería Geotécnica 3

CRITERIO DE DISEÑO EN CIMENTACIONES

Las cimentaciones deben cumplir las siguientes condiciones:

Segura contra fallas por corte.

Evitar asentamientos excesivos.

•

•

Asentamiento

Superficie de falla generada


NATURALEZA DE FALLAS POR CAPACIDAD DE CARGA

En suelos densos o rígidos

Carga

Superficie de falla

Asentamiento

B : menor dimensión de la cimentación

Falla de Corte General



En suelos medianamente densos o semi-rígidos

Carga

Superficie de falla

Asentamiento

Falla de Corte Local



En suelos sueltos o blandos

Carga

Superficie de falla

Asentamiento

Falla por punzonamiento



En suelos arenosos


EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA

Según su desarrollo:

Teoría de Terzaghi, 1943

Teoría de Meyerhof - Formula General, 1963


TEORÍA DE CAPACIDAD DE CARGA, SEGÚN TERZAGHI (1943)

Esquema de análisis – Cimentación continua superficial

Criterio de la superficie de falla:Contribución de la

sobre-cargaq Nq

q D f 1

Contribución de lacohesión c Nc

Contribución delempuje pasivo

1B

2N

1qu c Nc q Nq B N :Capacidad de carga ultima

2


TEORÍA DE CAPACIDAD DE CARGA, SEGÚN TERZAGHI

Tipo de falla según el grado de compactación o rigidez del suelo

Falla de corte general

En suelos compactos•

Falla de corte local

En suelos sueltos : criterio de reducción de parámetros•



Para fallas de corte general

Para la cimentación corrida

1 c Nc q Nq B qult N

2

Con:q D f 1

: sobre-carga

Donde:

c

1

D f

: cohesión del suelo

: peso especifico del suelo (debajo del nivel de cimentación)

: peso especifico del suelo (encima del nivel de cimentación)

: profundidad de empotramiento

: factores de capacidad de carga (depende del ángulo de fricción)Nc , Nq , N



Para fallas de corte general…

Los factores de Capacidad de Carga se definen mediante las siguientes expresiones:

23 2tan4e

1 cot N 1N cot c

q 2 cos 2

45 2

2tan

e23 4

Nq Ver tablas2 cos 2

45

2

K 1 p

1 tanN 2 cos 2

K p : coeficiente de empuje pasivo




Valores de los factores de carga: Nc N q N




En general, de acuerdo a la forma de la cimentación, la ecuación de capacidad portante es:

1.0 c Nc q Nq 0.5 B

N

qult : cimentación corrida

: cimentación cuadrada 1.3 c Nc q Nq 0.4 B

N

qult

: cimentación circular 1.3 c Nc q Nq 0.3 B

N

qult



Para fallas de corte local

Los parámetros de resistencia son reducidos:

2cc*

Los factores de forma son modificados:3

tan * 2

tan N * , N * , N *c q

3

La ecuación de capacidad portante es modificada:

: cimentación corridaq 0.667c N * q N * 0.5 B N *ult c q

: cimentación cuadradaq 0.867c N * q N * 0.4B N *

ult c q

: cimentación circularq 0.867c N * q N * 0.3B N *ult c q



Para fallas de corte local…

Valores de los factores de carga: * * *

Nc N q N





Nc N q N


FACTOR DE SEGURIDAD

La capacidad de carga admisible es la capacidad de carga ultima reducida por unfactor de seguridad:

•

qu ltadm q

FS

Para análisis de capacidad portante, el Factor de Seguridad adoptado es 3.•

El valor de la capacidad admisible es considerado como dato para el diseñoestructural.

•

Se define como Carga Bruta, a la carga admisible que puede soportar el terreno decimentación.

Q qadm Area efectiva qadm B L

•


INFLUENCIA DEL NIVEL FREÁTICO

Se consideran tres casos, de acuerdo a la posición del nivel freático:•

0 H w D fCaso I:

Df H w BCaso II:H w

Caso ID f BH wCaso III:

H w

B Caso II

Limite de influencia del nivel freático

Caso III



Caso I:•

0 H w D f

El valor de la sobre-carga es modificado por la siguiente expresión:

D H q Hw 1 f w 1 sat w

Donde:

1

1sat

w

: peso especifico natural del suelo encima de la cimentación

: peso especifico saturado del suelo encima de la cimentación

: peso especifico del agua



Caso I:•

0 H w D f

El valor del peso especifico debajo de la fundación es modificado para:

sub sat w

Donde:

sa t

w

: peso especifico saturado del suelo debajo de la cimentación

: peso especifico del agua



Caso II:•

Df H w B

El valor de la sobre carga es:

q D f 1

Donde:

1 : peso especifico natural del suelo encima de la cimentación



Caso II:•

Df H w B

El valor del peso especifico debajo de la fundación es modificado para:

H D w f

sub sat w Siendo:

sub subB

Donde:

su b

sat

: peso especifico sumergido del suelo debajo de la cimentación

: peso especifico saturado del suelo debajo de la cimentación

: peso especifico natural del suelo debajo de la cimentación

Nota: Las modificaciones anteriores se basan en la hipótesis de que no existe fuerzade filtración en el suelo.



Caso III:•

H w B

El valor de la capacidad ultima no es afectada por el nivel de agua.


TEORÍA DE CAPACIDAD DE CARGA, ECUACIÓN GENERAL

Considera los efectos de:•

Profundidad de la cimentación

Forma de la cimentación, e

Inclinación de la carga actuante

o

o

o



En fallas por corte general:

Capacidad de carga en cimentaciones corridas:

1qu c Nc Sc dc ic q Nq Sq dq iq B N S d i

2

Donde:

: factores de capacidad de carga

: factores de forma de la cimentación

: factores de profundidad de la cimentación

: factores de inclinación de carga

Nc , Nq , N

Sc , Sq , S

dc ,dq ,d

ic , iq , i



Factores de Capacidad de Carga:•

N N 1cotc q

tan2 45

e

tan N

q 2

2N 1tanN q



Para fallas de corte general


Nc N q N





Nc N q N



Factores de Forma:•

B Nq Sc 1

L

N

c

B Sq 1 tan

L

B 1 0.4S

L



Factores de Profundidad:•

D f D fPara 1: Para 1:B B

D D f d 1 0.4 tan1 fdc 1 0.4

cB B

D 2 D f 1 2 tan1 sen2 tan1 f

ddq 1 2 tan1 sen

d 1

qB B

d 1



Factores de Inclinación:•

2

ic iq 1

90

2

i 1

: ángulo de inclinación, en grados, de la carga sobre la cimentación respecto ala vertical.


CIMENTACIONES CARGADAS EXCÉNTRICAMENTE

Cimentaciones sometidas a momentos y cargas verticales:•

La excentricidad de la carga es definida como:•

Me

Q



Distribución de tensiones:•

Q 6M q

maxB L B2 L

Q 6Mq qmin min

B L B2 Lqmax

Donde:

Q

M

: Carga vertical total

: momento sobre la cimentación



Considerando la ecuación de la excentricidad:•

Q 6e qmax 1

B L B

Q 6e qmin 1

qmin B L Bqmax

e 0

Nota:

Ecuación valida para: e


B6

B6


Distribución de tensiones:•

e Para:

4Qq

3LB 2eqmax max


B6


Área de contacto efectiva:•

Ancho efectivo:

Largo efectivo:

B*

L*

B 2e

L



Procedimiento para calculo de capacidad portante:•

1. Determine las dimensiones efectivas de la cimentación

B* B 2e : ancho efectivo

: largo efectivoL* L

2. Capacidad de carga ultima

1 * c Nc Sc dc ic q Nq Sq dq iq B N S d iqult2

3. Carga neta ultima

B* L*Q* qult ult



Procedimiento para calculo de capacidad portante:•

4. Factor de Seguridad

*Qu ltFS

Q

qmax5. Verificación del Factor de Seguridad con respecto a:

qu ltFS

qmax


4.0 capacidad portante

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