3_Capacidad_de_carga_P1_24may14

CAPACIDAD DE CARGA

Cimentaciones Superficiales

DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA

ANLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA

FACTORES QUE INFLUYEN

Por: Ing. Wilfredo Gutirrez Lazares

CAPACIDAD DE CARGA

ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA


Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA

DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD DE CARGA

Mtodo de Brinch Hansen

ALCANCE DEL DISEO GEOTCNICO

1. Tipo de base de cimentacin (artificial

o natural)

2. Tipo de cimentacin (superficial,

profunda, aislada, corrida, losas y otras)

3. Profundidad de cimentacin

4. Dimensiones de la base de

cimentacin

REQUISITOS DE LA BASE

1. Profundidad adecuada

Evitar daos

2. Segura frente a la falla

Estabilidad de la cimentacin

3. No Asentarse

Daos en la construccin

COMBINACIN DE CARGAS

1. D + L

2. D + (W E)

3. (D + L + (W 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

combinacin > 0.75

COMBINACIN DE CARGAS

1. 1.5 D + 1.8 L

2. 1.25 (D + L + E)

3. 0.9 D + 1.25 E

Usado en:

- Estados Lmites

Carga Muerta de

Clculo

1.4 (ACI)

1.5 (Norma Peruana)

0.9 (D a favor de la estabilidad)

CAPACIDAD DE CARGA



Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof




Desarrollo de la Superficie de Falla

Deformacin Elstica

Etapa de Distorsin Elstica

y la combadura dentro de la

masa de suelo

Deformacin Elstica

Zona de Cortante Local

Combadura

Etapa de Cortante Local

y de Agrietamiento

Zona de Cortante Total

Etapa de Falla General

por Cortante

CAPACIDAD DE CARGA



Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof





Mtodo de Bell

Simple y conservador

Ampliado y modificado por Terzaghi

Actualmente no se usa

Didctico


Mtodo de Bell

CAPACIDAD DE CARGA



Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof





Mtodo de Terzaghi

Modelo de falla asumido:


Mtodo de Terzaghi

Caracterstica del modelo:

1. Cimiento de ancho B y

longitud infinita L.

2. Distribucin de tensiones

actuantes uniforme.

3. Sobre carga uniforme a

ambos lados de la

cimentacin.

4. Estrato resistente a nivel

de cimentacin.


Mtodo de TerzaghiLa expresin obtenida propuesta:

qbr =0.5 2.b N + cNc + qNq

Adems: q = 1. d

qbr = f (2, b, , c, 1 , d)

N; Nc, Nq = f ()

q= d

b

Pd

2

1


Mtodo de TerzaghiLos Valores de N, Nc y Nq :


Mtodo de Terzaghi

Falla Local

CAPACIDAD DE CARGA



Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof





Modelo de falla de Meyerhof

qc = C Nc + p0 Nq + 1/2 B N

B = B 2e

Meyerhof considera por primera vez la influencia de la Profundidad de

cimentacin en el terreno y la Excentricidad de las Cargas.

Esta solucin es aceptada por todas las teoras y cdigos en la

actualidad.


Mtodo de Meyerhof

Similar caractersticas que Bell y Terzaghi, pero con

una forma diferente de las superficiales de falla,

Meyerhof propuso la expresin siguiente:

qbr = 0.52b N + c Nc + qNq

N, Nc, Nq = f ()

qbr = f (2, b, , c, , d)


Mtodo de Bell

CAPACIDAD DE CARGA



Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof





Mtodo de Terzaghi

Caracterstica del modelo:

1. Cimiento de ancho B y

longitud infinita L.

2. Distribucin de tensiones

actuantes uniforme.

3. Sobre carga uniforme a

ambos lados de la

cimentacin.

4. Estrato resistente a nivel

de cimentacin.

Influencia de la forma de la Cimentacin

Cimiento de cualquier rectangularidad.

Carga actuante centrada.

Carga actuante vertical.

Estrato resistente a nivel de la cimentacin.

Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentacin.

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.


Cimiento de cualquier rectangularidad


Carga actuante excntrica.

Carga actuante vertical.



Influencia de la excentricidad de la Carga.


CARGA



CARGA

29



CARGA

30



CARGA

31



CARGA

32

Influencia de la excentricidad de la carga.

qbr* = 0.52*BNS + C*NcSc +q* Nq Sq

Donde:

l= l 2*el , b= b 2*eb

B= Menor entre l y b

L= Mayor entre l y b


Carga actuante excntrica



Carga vertical y carga horizontal actuantes .



Influencia de la inclinacin de la carga.


CARGA

Factores de inclinacin de la carga - i, ic, iq

Estos factores son menores o iguales que la unidad, y se determinan:

Para suelos C - ji =

5

*cot*Clb*N

*H7.01

j+-

iq =

5

*cot*Clb*N

*H5.01

j+-

ic = i q -)1Nq(

)i1( q

-

-

Los factores iq, i tienen que cumplir la siguiente condicin iq, i > 0.00

Para suelos C (j = 0 ) ic = 0.5-0.5

-

*Clb

*H1


Carga vertical y carga horizontal actuantes



Carga vertical y carga horizontal actuantes.

Estrato resistente por encima del nivel de la cimentacin.


Influencia de la profundidad de la

cimentacin en el estrato resistente.


CARGA


CARGA

Situacin en que D < b

Situacin en que D > b37

Factores de la profundidad - d, ,dc, dq.

Suelos j y C -j :

Cuando D b Cuando D > b

d = 1.0 d = 1.0

dc = 1 + 0.4 (D/b) dc = 1 + 0.4 tg-1 (D/b)

dq = 1 + 2tgj* (1 sen j* )2 (D/b) dq = 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 relacin D/b se expresa en radianes.

Donde

D : Profundidad del cimiento dentro del estrato resistente.


Estrato resistente por encima del nivel de la cimentacin



Carga vertical y carga horizontal actuantes.


Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentacin.

Influencia de la inclinacin del terreno.


CARGA

Factores de inclinacin del terreno - g, gq, gc

N

H ML

o

d q*

L/2 L/2

Para suelos j y C-j

g = gq = (1 0.5 tg)5

gc = 1 ( / 147 )

Para suelos C (= 0)

gc = / 147

Donde:

: Angulo de inclinacin del terreno.

Se expresa en grados y tiene que ser menor o igual que j.


Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentacin

CAPACIDAD DE CARGA



Mtodo de Bell

Mtodo de Terzaghi

Mtodo de Meyerhof




Aporte de Brinch Hansen

Factores de capacidad de carga - N, Nc, Nq

Para suelos C-j

qbr* = 0.52*BNSidg + C*NcSc i cd cg c +q* Nq Sq i qdq gq

Para suelosj

qbr* = 0.52*BNSidg + q* Nq Sq i qdq gq

Para suelos C.

qbr* = 5.14C*(1+S c+dc-ic-gc)+q*

Nq = eptgj*

tg2 (45 +j*/2)

Nc = (Nq-1)cot j*

N = 2.0 (Nq-1)tg j*

CAPACIDAD DE CARGA

Condiciones de diseo por el 1er Estado Lmite:

Capacidad de carga: Debe de cumplirse que la presinactuante sobre el terreno debido a las cargas impuestas por

la estructura sea menor que la capacidad de carga del suelo

donde se desplant la misma.

Vuelco: Se debe chequear que la combinacin sea seguraal posible vuelco garantizando que:

Momentosestabilizantes 1.5 Momentos desestabilizantes

Deslizamiento: El terreno deber lograr equilibrar lacomponente 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.

CAPACIDAD DE CARGA / Brinch Hansen

Para determinar la capacidad de carga en cimentaciones superficiales se

utilizar el mtodo de Brinch Hansen, segn el modelo:

44


Cimientos rectangulares:

Qbr* = lb (qbr*)

Siendo:

Qbr* : Capacidad de carga de la base del cimiento.

l : Lado efectivo en la direccin de l.

b : Lado efectivo en la direccin de b.

qbr* : Presin bruta de roturas resistentes a la

estabilidad de la base.45


l = l-2el*

b = b-2eb*

Excentricidad determinada con los valores de clculo

el* = ML* = ML + H* Hc = ML + H*HcN* N* +QCIM. + QRELL N* +20bld

eb* = Mb* = Mb + H* Hc = Mb + H*HcN* N* +QCIM. + QRELL N* +20bld

Donde:

ML*, Mb*, N* : Solicitaciones de clculo actuantes a nivel de solera.

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Para cimientos circulares

Sustituir cimiento real circular por un cimiento

rectangular efectivo equivalente con dimensiones

efectivas (lc,bc).

Qbr* = lcbcqbr*

Donde:

lc: Lado mayor efectivo del cimiento rectangular equivalente.bc: Lado menor efectivo del cimiento rectangular equivalente.

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sen

seneRR c )2*)(( 00 -bc =

lc= bc . R0 sen

R0 ec*

Siendo:

R0 : Radio de la base del cimiento circular = Do/2.

ec* : Excentricidad de la fuerza resultante vertical a

nivel de solera = M*/N*

: cos-1(ec*/R0) (en radianes)

48


49


50


Apreciaciones sobre la influencia:

1. Predominantemente cohesivos

c > 25 kPa; < 25mayor influencia en c.Nc.

insignificante

1. Puramente friccionantes

> 25; c=0mayor aporte en: 0.5.b.N y q.Nq, cNc=0

Nota.- con pequeo incremento de , aumenta notablemente el aporte del suelo.

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