Calculo de Capacidad Portante

7/23/2019 Calculo de Capacidad Portante

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CALCULO DE CAPACIDAD

PORTANTE

SANDRA OSPINA LOZANO

ICMG GEOTECNIA


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Conceptos bsicos

Capacidad portanteCapacidad del terreno para soportar las

cargas aplicadas sobre l. Tcnicamente lacapacidad portante es la mxima presinmedia de contacto entre la cimentacin y el

terreno tal que no se produzcan un fallo porcortante del suelo o un asentamientodiferencial excesivo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)


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Por tanto la capacidad portante admisible debeestar basada en uno de los siguientes criterios

funcionales:

Si la funcin del terreno de cimentacin essoportar una determinada tensinindependientemente de la deformacin, lacapacidad portante se denominar carga dehundimiento.

Si lo que se busca es un equilibrio entre latensin aplicada al terreno y la deformacinsufrida por ste, deber calcularse la capacidadportante a partir de criterios de asiento

admisible.
http://es.wikipedia.org/wiki/Cimentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_de_hundimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_de_hundimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_de_hundimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_de_hundimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Asiento_admisible&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Asiento_admisible&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Asiento_admisible&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Asiento_admisible&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Asiento_admisible&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_de_hundimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cimentaci%C3%B3n


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qb, Tensin total bruta

Es la tensin vertical total que acta en la base del cimiento (cargatotal/rea del cimiento). Incluye todas las componentes verticales:sobrecargas,

peso de la estructura,

Peso del propio cimiento, etc.


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qneta, Tensin total neta.

Es la diferencia entre qb y la tensin total de tierras (sobrecarga) queacta a la cota de la base del cimiento.

Usualmente qneta es el incremento de tensin total vertical al nivel debase de la cimentacin.


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qb, Tensin efectiva bruta

Es la diferencia entre la tensin total bruta, qb y la presin intersticial alnivel de la cimentacin.

,


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qneta, Tensin efectiva

netaEs la diferencia entre qb y la tensin efectiva vertical Po debida a lasobrecarga de tierras al nivel de la cimentacin.

,

, ,


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qh, (qh) Tensin de

hundimientoEs la tensin vertical para la cual el terreno agota su resistencia alcorte. Puede expresarse en trminos de tensiones totales o efectivas,brutas o netas.


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qadm , (qadm) Tensin

admisibleEs la tensin de cimentacin para la cual existe un

coeficiente de seguridad adecuado frente alhundimiento. Puede expresarse en trminos detensiones totales o efectivas, brutas o netas.

Esta tensin no tiene por qu ser admisible para la

estructura, por lo tanto depende del tipo deestructura (estructuras

rgidas/flexibles).


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qadm,trabajo (qadm,trabajo) Tensin admisible

de trabajo

Es la tensin de cimentacin admisible para unadeterminada estructura teniendo en cuenta sutolerancia a los asientos. Obviamente puede ser

mucho menor que qadm. Puede expresarse entensiones totales o efectivas, brutas o netas.

Qtrabajo, Tensin de trabajo

Es la tensin vertical de cimentacin a la que estfuncionando una determinada cimentacin. Puedeexpresarse en tensiones totales o efectivas, brutas o

netas.


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Condiciones que debe

cumplir la cimentacin

Estabilidad global

Estabilidad frente al hundimiento

Estabilidad frente al deslizamiento

Estabilidad frente al vuelcoCapacidad estructural del cimiento


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Caractersticas de la

cimentacin Configuracin geomtrica


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Criterios de diseo

Tipos de criterios

Esfuerzo permisible

Factor de seguridad contra Falla por capacidad portante

Movimientos permisibles

Movimientos permisibles

Criterios de diseo

Relacin entre Asentamiento y Dao


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Asentamiento en

cimentaciones superficiales


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Modos de falla porcapacidadportante en

Zapatas(Vesc, 1963)


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Capacidad portante

en ZapatasCurvas tpicas carga-desplazamiento(Vesc, 1963)


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Frmula polinmica

es funcin de:

Resistencia del suelo (cu, c

d, )

Configuracin geomtrica (B)

Sobrecarga del suelo (D)


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Teora de capacidad

portante de Terzaghi (1943)

1

2


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Factores decapacidad de

carga de

Terzaghi.

BRAJA M. DAS. PRINCIPIOS DE INGENIERIA DE COMENTACIONES, 4 EDICION


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Factor de seguridad

Capacidad de carga bruta admisible

Incremento neto del esfuerzo en el

suelo


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El factor de seguridad contra la falla porcapacidad de apoyo es:

Verifique el FS respecto a

FS=

qmx, o, FS = qu/qmx.


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Factor de seguridad por

corte

FScorte de 1,4 a 1,6

Independiente del procedimiento por el cual seaplique el factor de seguridad, la magnitud de FSdebe depender de las incertidumbres y riesgos

implicados en las condiciones encontradas.


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Ecuacin general de la

capacidad de Carga

1

2

Donde:

c = Cohesin.

q = Esfuerzo efectivo al nivel del fondo de la cimentacin. = Peso especfico del suelo.b = Ancho de la cimentacin ( Dimetro para unacimentacin circular).


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Fundation Analysis and design Joseph E Bowles (5Th edition)

0.5

, 0

5.14 1 " " " "

2( 1) tan


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Factores de

forma,profundidad deinclinacin.


1

1

tan

1 0.4

1 0.4

1 2tan (1 sin)

1

1

90

1

1 (0.4)tan

1 2tan (1 sin)tan

1


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Factores de forma y profundidad de uso, yasea en el caso de Hansen (1970) o Vesic (1973,1975)

FACTORES DE FORMA. FACTORES DE PROFUNDIDAD.


"() 0.2"

( 0)

() 1.0

"

() 1.0

1.0

() 1.0 "

"sin

() 1.0

tan

() 1.0 0.4"

0.6

() 1.0 0.4

0.6

" 0.4 ( 0) 1.0 0.4

/ 1

tan

/ > 1

1 2 tan (1 sin )

1.00


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Tabla de inclinacin, suelo y factores debase para la Ec. Hansen (1970).

FACTORES DEINCLINACIN

FACTORES DEINCLINACIN (TERRENO)

FACTORES DEINCLINACIN (DE LA

BASE)


" 0.5 1

1 1

1 0.5

cot

2 5

1 0.7

cot

1 (0.7

450)

cot

2 5

"

147

1.0

147 (1 0.5 tan )

" 147 ( 0)

1

147 ( > 0)

exp(2 tan ) exp(27 tan )


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Nota: + 90 (Tanto y tienen signos (+)como se muestra:


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Capacidad de carga sobre

un talud.



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CASO I

Si el nivel fretico se localiza de maneraque 0 D1 Df, El factor q en las

ecuaciones de la capacidad de cargatoma la forma.

q= sobrecarga efectiva

D1 + D2 (Sat-w)


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CASO III

Cuando el nivel fretico selocaliza de manera que d B, elagua no afectara la capacidad de

carga ltima.


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2. El ndice de rigidez crtico Ir(cr) Seexpresa como:

Las variaciones de Ir(cr) para B/L = 0 Y

B/L = 1 se muestran en la siguiente tabla.

()

1

2 3.30 0.45

45

2


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Variacin del Ir(cr) Con y B/L1



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scrib qu l ecu cin.3. Si Ir Ir(cr)Entonces:

, , 1

Sin embargo si Ir < Ir(cr)

FC = Fqc = exp{(-4.4+0.6

) [

.

+ ]}


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Para = 0Fcc = 0.32 + 0,12

0.60 Ir

Para > 0

Fcc = Fqc- 1

tan


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CAPACIDAD DE CARGA DE SUELOSESTRATIFICADOS: SUELO MS FUERTE

La siguiente figura, muestrauna cimentacin corrida porun estrato de suelo ms

fuerte, sobre un suelo msdbil, extendida hasta unagran profundidad. Para losdos estratos de suelo, los

parmetros fsicos son lossiguientes:



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Para el caso del estrato superiorms fuerte:

Tenemos que:

Donde Nq(1) = Factor de capacidad de carga para = 1 yq = 1 Df

qu = qt = c1Nc(1)+q1Nq(1)+

2BN(1)


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Combinando:

Y

OBTENEMOS:

qu = qb+ 1 1

KpH

1

qu = qt = c1Nc(1)+q1Nq(1)+

2BN(1)

qu = qb+

1 1

1qt


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Para cimentaciones rectangulares, laecuacin anterior puede ampliarse a la

forma:

DONDE:


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3. El estrato superior es una arcilla saturada ms fuerte


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3. El estrato superior es una arcilla saturada ms fuerte(1 = 0), y el estrato inferior es arcilla saturada msdbil (2= 0). La capacidad de carga ltima puededarse por:

Para Este Caso:

1 0.2

5.14 1

2

1 0.2 5.14

5.145.14


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CIMENTACIONES CARGADASEXCNTRICAMENTE

La distribucin de la presin nominal es:

Donde Q = Carga vertical total.

M = Momento sobre la cimentacin.

Y

6

6

S tit d


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Sustituyendo:

De las anteriores ecuaciones,

Obtenemos:

y

qms = (1

)

qmn =

(1

)


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Cuando la excentricidad e toma el valor B/6,qmin, Es cero. Para e > B/6, qmin, sernegativa.

Entonces el valor de qmx, ser:

qmx =

()


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El factor de seguridad para tales tipos decarga contra la falla por capacidad de carga

se avala el procedimiento sugerido por Meyerhof (1953), denominado como elmtodo de rea efectiva.

B = Ancho efectivo = B- 2L = Largo efectivo = L

Note que, si la excentricidad es en direccin del largo de lacimentacin, el valor de L ser igual a L-2. El valor de Bes entonces igual a B. La menor de las dos dimensiones(es decirL y B) Es el ancho efectivo de la cimentacin.


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Excentricidades

B* = B-2BL* = L-2L

Pv =

CIMENTACIONES CON EXCENTRICIDAD


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CIMENTACIONES CON EXCENTRICIDADEN DOS DIRECCIONES

Anlisis de unacimentacin con

excentricidad en dosdirecciones.

B=


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CASO I

L/L

B/B

A =

B1L1


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CASO II

El ancho efectivo es:

El largo efectivo es:

L/L < 0,5 0 < B/B <

A =

(1+L2)B

B = ( )

L = L1 O L2 ( )


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rea efectiva para el caso de L/L<

0 < B/B < 0,5

(Segn Highter y Anders, 1985)


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CASO IV

ANCHO EFECTIVO LARGO EFECTIVO

B=

L = L

L/L


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ll


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Taller

3, Calcule carga mxima admisible usando FS=4.


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A,AE = ngulos de inclinacin para condiciones de empuje activo.


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Superficie de falla en el suelo para el anlisisssmico de capacidad de carga.

P,PE = ngulos de inclinacin para condiciones de empuje pasivo.

Condiciones estticas: qu = qNq +

Condiciones Ssmicas: quE = qNqE +


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