MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA UNIVERSIDAD DE GRANADA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL...

MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA

UNIVERSIDAD DE GRANADADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVILÁREA DE INGENIERÍA DEL TERRENO

ASIGNATURA:MECÁNICA DEL SUELO Y LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES

PROFESOR:Francisco Lamas Fernández.

TEMA VIII CIMENTACIONES SUPERFICIALES; DIMENSIONAMIENTO GEOTÉCNICO.

8.1.- ACCIONES EN LAS CIMENTACIONES.En un principio se pueden dividir en dos grandes grupos:• Debidos a la estructura.

•El axil transmitido, N.•Los momentos , Mx, My.•Las cortantes, Vx, Vy.

•Debidas al cimiento y a las tierras.•Los pesos propios respectivos, Wz, Wp.


8.2.- DIMENSIONAMIENTO EN PLANTA DEL CIMIENTO Las dimensiones en planta del cimiento dependerán de la distribución de presiones en el contacto con el terreno.

8.3.- LA ZAPATA AISLADA.

En zapatas aisladas se simplifica del lado de la seguridad suponiendo distribuciones de presiones lineales.Se pueden tener en cuenta los siguientes casos para su estudio.

8.3.1.- ZAPATA RECTANGULAR. CARGA VERTICAL CENTRADA En ella, la distribución de presiones es uniforme. Cumpliendo la siguiente relación:Las dimensiones en planta serán las siguientes:- Para zapatas cuadradas, A = a'2 a' = (N1/σadm) - Para zapatas rectangulares, A = a' * b' con a'=n b' / n2 A = n b'2 b' = (N1/n σadm)

admba

N

''*1


8.3.2.- ZAPATA RECTANGULAR. CARGA VERTICAL Y MOMENTO EN UNA DIRECCIÓN Se presentan los dos casos siguientes: A.- Carga dentro del núcleo central ex < a'/6 La reacción no es constante y cumple la ecuación siguiente:Aunque toda la zapata esta a compresión

B.- Carga fuera del núcleo central ex > a'/6En este caso parte de la zapata no esta a compresión

Siendo la resultante de las reacciones,

Y la reacción máxima según la ecuación,

admx

y a

e

ba

N 25,1'

61

''1

minmax

1max '32

1NbcR

admx bea

N 25,1'2'3

4 1max


8.3.3.- ZAPATA RECTANGULAR. CASO GENERAL. CARGA VERTICAL Y MOMENTOS EN LAS DOS DIRECCIONES. Las tensiones en cada punto vendrán dadas por la ecuación: Siendo ex = My/N1 y ey = Mx/N1 Las tensiones extremas serán: El código técnico de la edificación nos permite el siguiente valor de diseño: Pero se tienen que cumplir las condiciones: y En caso contrario existirá alguna zona de la zapata inactiva

El sólido de reacción tendrá el perfil volumétrico según la figura:

x

x

y

yyx I

yM

I

xM

ba

N

''1

,

'

6

'

61

''''

6

''

6

''1

2

1

211

b

e

a

e

ba

N

ba

Ne

ba

Ne

ba

N yxyx

admyx

b

e

a

e

ba

N 25,1

'

6

'

61

''1

max

admcdg ba

N ''

11

'

6

'

6

b

e

a

e yx


8.3.3.- ZAPATA RECTANGULAR. MOMENTOS EN LAS DOS DIRECCIONES. CASUISTICA. Según donde se reciba la resultante de cargas, tenemos:Zona I. (Carga dentro del núcleo central) La tensión máxima será: Zona II. Se cumple simultáneamente, que ex =a’/4 y ey=b’/4En este caso existe una zona de la zapata inactiva.La resultante de las reacciones del terreno:

Siendo la reacción máxima:

Cumpliéndose las condiciones: La posición de la línea de presiones nulas, tendrá las coordenadas:

admxy

a

e

b

e

ba

N 25,1

'

6

'

61

''1

max

yx ebdeac 2'24;2'24

admyx ebea

N 25,1

2'2'2

3 1max

deb

cea

yx 2

';

2

'

max442

1

3

1

dcR


8.3.3.- ZAPATA RECTANGULAR. MOMENTOS EN LAS DOS DIRECCIONES. CASUISTICA. Zona III. Para que la resultante caiga en esta zona se tiene que cumplir:

y no simultáneamente, ex ≥a’/4 y ey≥b’/4.

En este caso , igual que el anterior, existe una zona de la zapata inactiva.Este caso se ha resuelto gráficamente,

Siendo la reacción máxima:

Donde n y m marcan la posición de la línea de presiones nulas.Si c > d, se utilizan los ábacos intercambiandoc y d, tomando para la posición de la línea de tensiones nulas m’ = m(b’/a’) en vez de m

';

' a

ed

b

ec yx

admba

Nk 25,1

''1

max

1'

6

'

6

b

e

a

e yx


8.4.- ZAPATA COMBINADA. Es frecuente, por razones constructivas, por ejemplo para zonas especialmente cargadas, ejecutar un solo cimiento para dos o mas pilares.

El cálculo se realiza como losa rígida ó viga.Para el caso de una zapata para varios pilares, como el ejemplo propuesto.La resultante, será : N = N1 + N2 + N3 y estará situada en ATomando momentos respecto a los ejes X e Y:

d y c son las coordenadas de punto de aplicación de N (A).Se proyecta ahora la zapata centrando la resultante. Siendo la reacción:

En general, sea cual sea la zapata pudiendo ser la carga excéntrica, se aplica la formula de la flexión compuesta:

admtH hba

NNN,

321

''

admtx

x

y

y

z I

yM

I

xM

A

N,

NcccNcN

NdddNdN

21311

21322


8.5.- ZAPATA DE MEDIAMERIA. Es un caso muy frecuente en edificación. Se puede resolver centrando la carga por medio de una viga centradora unida a la zapata más cercana. Siendo N1 y N2 las cargas que transmiten los pilares 1 y 2, Según la figura adjunta establecemos el equilibrio de fuerzas y momentos:

De este resultado se deduce que la reacción correspondiente al pilar 1 ha aumentado, mientras que la reacción correspondiente al pilar 2 ha disminuido

eL

eNNWR

eL

eNNR

eL

LNWR

eL

LNR

eLRLNNNRR

MFWRRWRR

z

z

vzz

1222122

11111

112121

222111

;

;

;

0;0;;

TEMA IX EMPUJE DE TIERRAS

9.1.- INTRODUCCIÓN.

Para proyectar una estructura necesitamos conocer las acciones que actúan sobre ella.Podemos definir infinitos estados de equilibrio pero como siempre buscaremos el mas desfavorable.

Procedimiento Movilización total de la resistencia al corte problema a dos nivelesA nivel de resultantes Equilibrio del conjunto estructura A nivel de distribución Dimensionamiento de la estructura

9.2.- los estados limites últimos.

Sistema experimentalEstado de reposo Empuje de reposo

Estado activo - Empuje activo -- Valor Máximo Rotura mas probable.

Estado pasivo - Empuje pasivo -- Valor Mínimo Rotura mas probable.


9.2.- LA TEORÍA DE COULOMB

Estudio del equilibrio de la cuña de rotura

Hipótesis de partida:

• Suelo homogéneo.• Rotura plana.• Rozamiento tierras Muro igual a cero.


EMPUJE ACTIVO

Un balance de fuerzas verticales y horizontales en el equilibrio da:

Donde:

La resultante activa:

Sustituyendo:

Derivando con respecto a tgθ se halla la inclinación θ que da la inclinación del valor máximo de Ra.

Por lo que el Empuje activo vale:


EMPUJE PASIVO

Con un procedimiento similar al anterior:

La inclinación θ que da la inclinación del valor mínimo de Rp.Así el Empuje pasivo vale:

CASOS PARTICULARES.a. - SUELOS PURAMENTE COHERENTES(φ =0). b.- SUELOS NO COHERENTES (c = 0)

TEMA IX EMPUJE DE TIERRAS9.5.- DISTRIBUCIÓN DE LOS EMPUJES. COEFICIENTES DE EMPUJE LA TEORÍA DE COULOMB ES APLICABLE A TROZOS DE MURO DE PROFUNDIDAD Z.

Para los casos anteriormente estudiados:

La figura adjunta muestra los diferentes empujes

COMO CASOS PARTICULARES TENDREMOS:

a.- SUELOS PURAMENTE COHERENTES (φ =0) b.- SUELOS NO COHERENTES (c = 0)

TEMA IX EMPUJE DE TIERRAS LA COHESIÓNLa cohesión se opone a la elongación del terreno produce tracciones.

Los empujes crecen linealmente a partir de una línea de empuje nulo.

SOBRECARGAS UNIFORMES La resultante de sobrecarga:

TERRENOS ESTRATIFICADOS

v = i * zi , Del punto considerado, k la correspondiente a la capa donde se localiza el punto.

Calculo de la resultante capa a capa


TERRENOS PARCIAL O TOTALMENTE SUMERGIDOS EMPUJE DEL TERRENO + EMPUJE DEL AGUA

El empuje unitario será:

TEMA IX EMPUJE DE TIERRASGENERALIZACIÓN DE LA APROXIMACIÓN DE COULOMB GENERALIZACIÓN A:

1.- Que exista rozamiento tierras-muro2.- Superficie libre inclinada

HIPÓTESISa.- Superficies de rotura son planas por el pie del muro b.- La cohesión no modifica la inclinación e

CRITERIO DE SIGNOS :a.- Siendo δel rozamiento tierras-muroδ(+) en la situación de empuje activoδ(-) en la situación de empuje pasivo

b.- Siendo w la inclinación de la superficie libre w(+) cuando el talud se eleva al alejarse del muro w(-) cuando el talud se deprime al alejarse del muro PRISMA DE ROTURA PROPORCIONAL AL DE SUPERFICIE HORIZONTAL


El factor de proporcionalidad entre las dos alturas es

Llamando L a la superficie libre interceptada por el plano.

Estableciendo el equilibrio de fuerzas y aplicando el teorema de los senos al polígono de fuerzas tendremos

Derivando respecto de tgθ para determinar el valor del empuje activo máximo nos encontramos que la inclinación del plano es la que corresponde a la siguiente condición

Caso singular es el de superficie libre inclinada según el talud natural , es decir w = 0, con lo cual U=0 y tgθ=± ctgφ, o lo que es lo mismo el prisma de rotura es una rebanada paralela a la superficie libre, y las formulas del empuje no son aplicables puesto que X presenta un denominador nulo.

TEMA X MUROS.

NECESIDADNECESARIAS EN TERRENOS DE RESISTENCIA INSUFICIENTE PARA SOPORTAR LA

EXISTENCIA DE UN TALUD O CONO PASO DE UN NIVEL A OTRO. TIPOS DE ESTRUCTURAS DE CONTENCIÓN.A) RÍGIDAS. CUMPLEN SU FUNCIÓN SIN DEFORMARSE.B) FLEXIBLES. CUMPLEN SU FUNCIÓN

DEFORMANDOSE.

TEMA X MUROS.

PROYECTO DE MUROSDEBERÁN PROYECTARSE PARA SOPORTAR LOS EMPUJES DEL TERRENO Y LAS ACCIONES EXTERIORES, EN BUENAS CONDICIONES PARA: -LA INTEGRIDAD DEL MATERIAL DE QUE ESTÁN CONSTRUIDOS -- SU ESTABILIDAD- LA TRANSMISIÓN DE LOS EMPUJES Y ACCIONES EN EL TERRENO

A.- DATOS PARA EL PROYECTO

- GEOMETRÍA DEL PROBLEMA-CARACTERISTICAS GEOTECNICAS DEL TERRENO (y, c, Ú, N. P. 1 -- ESTRUCTURAS PRÓXIMAS

B.- FUERZAS ACTUANTES

ACCIONESS - SobrecargasEa - Empuje activoEw - Empuje del aguaEP - Empuje pasivo Sb - Subpresión Pp - Peso propio

REACCIONESR - Reacción vertical en la baseT- Reacción horizontal en la baseRz- Rozamiento en el trasdós tierras-muro

TEMA X MUROS.

C.- COMPROBACIONES A EFECTUAR

1.- RESISTENCIA ESTRUCTURAL-MUROS GRAVEDAD-AUSENCIA TRACCIONES EN SECCIONES HORIZONTALES

TEMA X MUROS.

TEMA X MUROS.

2.- SEGURIDAD AL VUELCO

- C.S.V. > 2 , PARA ESTADOS DE CARGA PERMANENTES- C.S.V. >1.5 , PARA ESTADOS DE CARGA TRANSITORIOS

3.- SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO

- C.S.D. > 1,5 NORMALMENTE

TEMA X MUROS.

4.- PASO DE LA RESULTANTE POR EL NÚCLEO CENTRAL

5.- ESTABILIDAD DEL CONJUNTOPOR PROCEDIMIENTOS EMPLEADOS EN ESTABILIDAD DE TALUDES

COEFICIENTE DE SEGURIDAD > 1.3.

TEMA X MUROS.

6.- SEGURIDAD AL HUNDIMIENTO Y ASIENTO DE LA CIMENTACIÓN COMO ZAPATA CORRIDA CON CARGA EXCÉNTRICA E INCLINADA.

C.S.H = qh/qreal ≥2

TEMA X MUROS.

-

EL DRENAJE DEL TRASDÓSLA PRESENCIA DE AGUA PUEDE TRIPLICAR LOS EMPUJESPROCEDIMIENTOS DE ELIMINACIÓN :

- MECHINALES.- DREN INTERNO A LO LARGO DEL MURO- DREN INTERNO LONGITUDINAL Y TUBOS POROSOS VERTICALES- PLACAS DE HORMIGÓN SIN FINOS.

TEMA X MUROS. MUROS SÓTANOA.- ACCIONES SOBRE LOS MUROSPROCEDENTES DE LA ESTRUCTURA => A TRAVÉS DE LOS PILARES Y FORJADOS.PROCEDENTES DEL TERRENO EMPUJES EN REPOSO YA QUE LOS MOVIMIENTOS ESTÁN CONDICIONADOS POR FORJADOS Y CIMENTACIÓN. DIAGRAMAS EMPÍRICOS MÁS UTILIZADOSA.1.- MURO DE UN SÓTANO

A.2.- MUROS DE DOS SÓTANOS

MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA UNIVERSIDAD DE GRANADA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL...

Documents

Transcript of MÁSTER OFICIAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA UNIVERSIDAD DE GRANADA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL...