Presentacin de PowerPoint

CAPACIDAD DE CARGA DE SOPORTE DE LOS SUELOS

OBJETIVO:Capacidad admisible de carga del suelo, teora de Terzaghi para capacidad de soporte de los suelos, capacidad de carga para cimentaciones superficiales.

MBITO DE APLICACIN:Diseo de la cimentaciones superficiales, hundimientos, cimentaciones profundas, otros.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES.INTRODUCCINLa parte inferior de una estructura se denomina generalmente cimentacin y su funcin es transferir la carga de la estructura al suelo en que sta descansa. Una cimentacin adecuadamente diseada es la que transfiere la carga a travs del suelo sin sobresforzar a ste.Sobresforzar al suelo conduce a un asentamiento excesivo o bien a una falla cortante del suelo, provocando daos a la estructura. Por esto, los ingenieros geotecnistas y estructuristas que disean cimentaciones deben evaluar la capacidad de carga de los suelos.Dependiendo de la estructura y suelo encontrados se usan varios tipos de cimentaciones.La figuras muestran los tipos ms comunes.

Una zapata aislada o corrida es simplemente una ampliacin de un muro de carga o columna que hace posible dispersar la carga de la estructura sobre un rea grande del suelo.

En suelos con baja capacidad de carga, el tamao de las zapatas requeridas es grande y poco prctica.En tal caso, es ms econmico construir toda la estructura sobre una losa de concreto, denominada losa de cimentacin.

Las cimentaciones con pilotes y pilas perforadas se usan para estructuras ms pesadas cuando se requiere gran profundidad para soportar la carga.

Los pilotes son miembros estructurales hechos de madera, concreto o acero, que transmiten la carga de la superestructura a los estratos inferiores del suelo. Segn como transmiten sus cargas al subsuelo, los pilotes se dividen en dos categoras: pilotes de friccin y pilotes de punta.

En el caso de los pilotes de friccin, la carga de la superestructura es soportada por los esfuerzos cortantes generados a lo largo de la superficie lateral del pilote.En los pilotes de punta, la carga soportada es transmitida por su punta a un estrato firme.

En el caso de pilas perforadas, se taladra un agujero en el subsuelo y luego se rellena con concreto, debindose usar un ademe de metal mientras se taladra el agujero. El ademe se deja ahogado en el agujero o se retira durante la colocacin del concreto. Generalmente, el dimetro de una pila perforada es mucho mayor que el de un pilote. La distincin entre pilotes y pilas perforadas deja de ser clara para un dimetro de aproximadamente 1 m, y luego las definiciones y la nomenclatura son inexactas.

Las zapatas corridas y las losas de cimentacin se denominan cimentaciones superficiales y las cimentaciones con pilotes y pilas perforadas, se clasifican como cimentaciones profundas.

En un sentido ms general, las cimentaciones superficiales son aquellas que tienen una razn de profundidad de empotramiento a ancho de aproximadamente menor que cuatro.Cuando la razn de profundidad de empotramiento contra ancho es mayor, la cimentacin se clasifica como profunda.CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA DE CIMENTACIONES SUPERFIALES.CONCEPTOS GENERALES

Si la cimentacin bajo consideracin descansa sobre arena o suelo arcilloso de compactacin media (figura b), un incremento de la carga sobre la cimentacin tambin estar acompaado por un aumento del asentamiento. Sin embargo, en este caso la superficie de falla en el suelo se extender gradualmente hacia afuera desde la cimentacin, como se muestra por las lneas continuas en la figura b.

Ms all de un cierto valor de q la relacin carga - asentamiento se convierte en una lnea escarpada, inclinada recta. En este caso, se define como la capacidad de carga mxima del suelo. Este tipo de falla del suelo se refiere a un fallo de cizallamiento local y como se muestra en la figura b. La zona en forma de cua triangular (I marcado) debajo de la base se mueve hacia abajo, pero a diferencia de falla por corte en general, las superficies de falla termina en algn lugar en el interior del suelo.

MODOS DE FALLA EN CIMENTACIONES SOBRE ARENA (SEGN VESIC, 1973).CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA DE CIMENTACIONES SUPERFIALES.TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA

Terzaghi sugiri que para una cimentacin continua o de franja (es decir, la razn de ancho a largo de la cimentacin tiende a 0), la superficie de falla en un suelo bajo carga ltima se supone similar a la mostrada en la figura siguiente.

La zona triangular ABJ inmediatamente debajo de la cimentacin.Las zonas de cortante radial AJE Y BJD, en que las curvas EJ Y JD son arcos de una espiral logartmica.Dos zonas pasivas de Rankine triangulares AEG y BDF.ZONA DE FALLA BAJO LA CIMENTACINSe divide enDONDE

.E1

y.E2.E3

.E4

DONDE.E5.E6.E7

FORMULA DE TERZAGUI.E8.E9.E10.E11

.E12.E13

.E14.E15.E16La ecuacin (E11) se obtuvo en el supuesto de que la falta de capacidad de soporte del suelo se lleva a cabo por falla de corte general.En el caso de falla de corte locales, se puede suponer que:

La mejor capacidad de soporte del suelo esta dada por:

Los valores de los factores de capacidad de carga para una falla de corte local, se dan en la Tabla 16.2.La mejor capacidad de soporte del suelo para zapatas cuadradas y circulares para el caso falla de corte local, se puede dar de la siguiente manera:

ZAPATAS CUADRADAS

ZAPATAS CIRCULARES

.E17.E18.E19

.E20.E21

Tabla de factores de capacidad de carga modificados..E22.E23

En el desarrollo de las ecuaciones de capacidad de carga que figuran en el apartado anterior hemos supuesto que el nivel fretico se encuentra a una profundidad mucho mayor que la anchura, B de la zapata.Sin embargo, si la capa fretica est cerca de la base, se requieren algunos cambios en el segundo y tercer trminos de las ecuaciones (E11) a (E13), y las ecuaciones. (E19) a (E21). EFECTO DEL NIVEL FRETICO

.E24

.E25 a.E25 bGeneralmente, un factor de seguridad, Fs, de alrededor de 3 o ms se aplica a la ltima capacidad de soporte de suelo para llegar al valor de la capacidad de carga admisible.Hay dos definiciones bsicas de la capacidad de carga admisible de cimentaciones superficiales. La capacidad bruta de carga admisible puede calcularse como:FACTOR DE SEGURIDAD

.E26

Incluyendo la contribucin (Figura) de las cargas muertas y vivas por encima de la superficie del suelo, el peso propio de la fundacin y el peso del suelo situado inmediatamente por encima de fundacin. Por lo tanto, se tiene que:

.E27La capacidad neta de carga admisible es la carga admisible por unidad de rea de la base en exceso de la tensin efectiva verticales existentes a nivel de la fundacin. La cual se puede calcular como:

Aplicando el factor de seguridad, se tiene que:

Si asumimos que el peso del suelo y el peso del hormign del que est hecha la fundacin son aproximadamente el mismo, a continuacin.

Aplicando el factor de seguridad, se tiene que:.E28

.E29

.E30

EJEMPLO N 01

EJEMPLO N 01

EJEMPLO N 02

SOLUCIN.Usando la ecuacin E12, y aplicando la definicin del factor de seguridad, tenemos:

Por lo cual:

Igualando expresiones,

De la tabla 16.1, tenemos para:Sustituyendo valores,

EJEMPLO N 02

ECUACION GENEREAL DE CAPACIDAD DE CARGA

.E31

.E32.E33.E34

.E35.E37.E36

.E38La ecuacin de capacidad de soporte del suelo para una zapata continua dada por la ecuacin (E38) puede ser modificado para uso general por la incorporacin de los siguientes factores: Factor de fondo: Para tener en cuenta la resistencia al cizallamiento desarrollado a lo largo de la superficie de falla en el suelo por encima de la base de la zapata. Factor de forma: Para determinar la capacidad portante de rectangular y circular zapatas.Factor de Inclinacin: Para determinar la capacidad de carga de una base en la que est inclinada la direccin de aplicacin de la carga en un cierto ngulo respecto a la vertical. Por lo tanto, la ecuacin de la capacidad de carga ltima general modificada se puede escribir como:

Tabla de factores de capacidad de carga para la nueva expresin.