CONSTRUCCION II

UNIDAD I: CONSTRUCCIONES CONVENCIONALES Y NO

CONVENCIONALES

Logro de Unidad: Al terminar la Unidad I, el estudiante reconoce las estructuras

convencionales utilizando la información abordada en el curso y siguiendo las

indicaciones del docente.

SABERES BASICOS:

Capacidad de carga

Asentamientos

Pilotes

Entibado

Estabilidad de taludes

Salinidad y sulfatos

Construcciones en adobe

Construcciones en madera

NORMA E.050 – SUELOS Y CIMENTACIONES

CAPITULO 3

Artículo 15.- CAPACIDAD DE CARGA

La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina

utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos.

En suelos cohesivos (arcilla, arcilla limosa y limo-arcillosa), se empleará un ángulo de

fricción interna (f) igual a cero.

En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas),

se empleará una cohesión (c) igual a cero.

CAPACIDAD DE CARGA

Artículo 16.- FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE

Los factores de seguridad mínimos que deberán tener las cimentaciones son los

siguientes:

a) Para cargas estáticas: 3.00

b) Para solicitación máxima de sismo o viento (la que sea más desfavorable): 2.50

Artículo 17.- PRESIÓN ADMISIBLE

La determinación de la Presión Admisible, se efectuará tomando en cuenta los

siguientes factores:

a) Profundidad de cimentación.

b) Dimensión de los elementos de la cimentación.

c) Características físico – mecánicas de los suelos ubicados dentro de la zona activa

de la cimentación.

CAPACIDAD DE CARGA

d) Ubicación del Nivel Freático, considerando su probable variación durante la vida útil

de la estructura.

e) Probable modificación de las características físico mecánicas de los suelos, como

consecuencia de los cambios en el contenido de humedad.

f) Asentamiento tolerable de la estructura.

La presión admisible será la menor de la que se obtenga mediante:

a) La aplicación de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el

factor de seguridad correspondiente (Ver el Artículo 16).

b) La presión que cause el asentamiento admisible.

CAPACIDAD DE CARGA

La capacidad de carga admisible en una cimentación es aquella que puede aplicarse

sin producir desperfectos en la estructura, teniendo un margen de seguridad dado por

el coeficiente de seguridad.

La capacidad de carga depende del tipo de suelo (gravas, arenas, limos, arcillas o

combinaciones de ellas), de las características de la cimentación y de la estructura, y

del coeficiente de seguridad adoptado. El conocimiento de la presencia o ausencia del

nivel de las aguas freáticas (NAF) es muy importante por que cambia las condiciones

de resistencia.

CAPACIDAD DE CARGA

La teoría de Terzagui es uno de los primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de

suelos los resultados de la mecánica del medio continuo. La teoría de Terzagui cubre el

caso mas general de suelos con "cohesión" y "fricción" y su impacto en la mecánica de

suelos ha sido de tal trascendencia que aun hoy, es posiblemente la teoría mas usada

para el calculo de capacidad de carga de suelos en proyectos prácticos , especialmente

en el caso de cimientos poco profundos.

Es importante que la cimentación se apoye en suelos que no estén sujetos a cambios

fuertes de volumen por variaciones de la humedad (suelos colapsables, arcillas

expansivas, rellenos, etc.) de forma de no generar asentamientos no previstos

CAPACIDAD DE CARGA

Naturaleza de las fallas

por capacidad de carga

en suelos: (a) falla de

cortante general; (b) falla

de cortante local; (c)

falla de cortante por

punzonamiento

FORMAS DE FALLA POR CAPACIDAD DE CARGA

Las fórmulas para FALLA GENERAL: Terzagui.

Zapata corrida: qc = cNc + ɤ Df Nq + ½ ɤ B Nɤ

Cimiento circular: qc = 1.3 c Nc + ɤ Df Nq + 0.6ɤ R Nɤ

Zapata cuadrada: qc = 1.3 c Nc + ɤ Df Nq + 0.4 ɤ B Nɤ

qadm = qc

F.S.

Significado de los elementos de las fórmulas:

F.S. : Factor de seguridad. Df : Profundidad de desplante.

ɤ : Peso volumétrico del suelo. c : Cohesión del suelo.

B : Base o ancho de cimentación. R : Radio (cimentación circular).

Ø : Angulo de fricción interna.

Nc Coeficiente adimensionales que dependen del valor de Ø (ángulo de

Nq fricción interna)

Nᴕ

NAF Nivel de aguas freáticas.

𝑞𝑐 = capacidad de carga última.

𝑞𝑎𝑑𝑚 = capacidad de carga admisible.

FORMULAS

Las fórmulas para FALLA LOCAL: Terzagui.

Zapata corrida: q´c = 2/3 c N´c + ɤ Df N´q + ½ ɤ B N´ɤ

Cimiento circular: q´c = 0.867 c N´c + ɤ Df N´q + 0.6ɤ R N´ɤ

Zapata cuadrada: q´c = 0.867 c N´c + ɤ Df N´q + 0.4 ɤ B N´ɤ

qadm = qc

F.S.

Significado de los elementos de las fórmulas:

F.S. : Factor de seguridad. Df : Profundidad de desplante (cm).

ɤ : Peso volumétrico del suelo (Kg/cm3). c : Cohesión del suelo.

B : Base o ancho de cimentación (cm). R : Radio (cimentación circular, cm).

Ø : Angulo de fricción interna.

N´c Coeficiente adimensionales que dependen del valor de Ø (ángulo de

N´q fricción interna)

N´ᴕ

NAF Nivel de aguas freáticas.

𝑞´ 𝑐 = capacidad de carga última. (Kg/cm2)

𝑞𝑎𝑑𝑚 = capacidad de carga admisible. (Kg/cm2)

FORMULAS

FACTORES DE CARGA

Nc Nq Nɤ ; se pueden obtener:

Nq = tan2(45° + ø/2) e ¶ tanø

Nc = (Nq – 1)Cot ø:

Nɤ =2 Nq + 1 tanø

RELACION ENTRE ɸ Y FACTORES DE CAPACIDAD

DE CARGA

Grava compacta: Mayor de 60 ton/m2.

Grava suelta: Menor de 20 ton/m2.

Arena compacta: Mayor de 30 ton/m2.

Arena semisuelta: 10 a 30 ton/m2.

Arena suelta: Mayor de 5 y menor de 10 ton/m2.

Arcilla dura: 15 a 30 ton/m2.

Arcilla media: 7.5 a 15 ton/m2.

Arcilla blanca: Menor de 7.5 ton/m2.

Arcilla muy blanda: Puede llegar a cero.

VALORES TIPICOS DE CAPACIDAD DE CARGA DEL

SUELO

Ejemplo:

Calcule la capacidad de carga admisible para una zapata continua de 2.50m de

ancho que se desplantara a 2.30 m de profundidad en un suelo con 1.56 Tn/m3 de

peso volumétrico en estado natural y con parámetros de resistencia de c = 2 Tn/m2

y Ø = 20° el NAF esta a 6.00m de profundidad, considerarse un factor de seguridad

de 3.

Solución:

Df = 2.30 m ɤ = 1.56 Tn/m3

Df = 2.30 m c = 2 Tn/m2

2.50m Ø = 20° N.A.F = 6.00 m

FS = 2.50

qc = cNc + ɤ Df Nq + ½ ɤ B Nɤ

Ø = 20° se obtiene de graficas y/o fórmulas.

Nc = 14.83 Nq = 6.40 Nᴕ = 5.39

qc = (2 x 14.83) + (1.56 x 2.30 x 6.40) + 1/2 (1.56 x 2.50 x 5.39)

qc =

qadm = qc

F.S. = qadm =

Ejemplo:

Se tiene un suelo con las siguientes propiedades:

ɤ = 1.40 Tn/m3 , c = 2.00 Tn/m2, ø = 20°, Profundidad NAF 14.50 m

Considerando dichas propiedades, determine las dimensiones necesarias para los cimientos

de una columna (m) y un muro (m), que transmiten cargas de 120 Tn (columna) y 25 Tn/m

(muro). Profundidad de desplante 2.00 m y factor de seguridad 2.5. Considerar que ocurre

falla por corte general en el suelo.