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8/18/2019 Cap 6 - Cimentaciones Superficiales (1)
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CIMENTACIONES SUPERFICIA
8/18/2019 Cap 6 - Cimentaciones Superficiales (1)
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Sobre esforzar al suelo conduce a un asentamiento exces
una falla cortante, provocando daños a la estructura,
importante calcular la capacidad de carga de los suelos.
En las cimentaciones superficiales la razón de la pro
desplante al ancho es menor que cuatro.
8/18/2019 Cap 6 - Cimentaciones Superficiales (1)
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NATURALEZA DE FALLAS POR CAPACIDAD DE CARGA EN SUELOS
1. FALLA DE CORTANTE GENERAL
Se presenta en arena densa o suelo cohesivo firme.
En que falla de suelo.
La superficie de falla se extiende hasta la superficie del te
La falla es repentina.
B
Superficie
de falla
en suelo
Carga/área unitaria,
=
Asentamiento
Cap
últim
carg
cime
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2. FALLA DE CORTANTE LOCAL
Se presenta en arena o suelo arcilloso de compactación m
Cuando se llega a (1) el asentamiento se acompaña porepentinas, la superficie de falla no llega a la superficie de
Se requiere entonces un aumento considerable de esfuerzsuperficie de falla se extienda a la superficie del terreno, e.
No se alcanza un pico.
B
Superficie
de falla
Carga/área unitaria,
(1) =
Asentamiento
Carga
de fall
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2. FALLA DE CORTANTE POR PUNZONAMIENTO
Se presenta en suelos bastante sueltos
La superficie de falla no se extenderá hasta la superficie d
Más allá de la carga última , la gráfica sea prácticament
B
Superficie
de falla
Carga/área unitaria,
Asentamiento
Zapata
superficial
(1)
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CRITERIO DE ZONIFICACION PARA LOS DISTINTOS TIPO
EN ARENAS
En base a datos experimentales, Vesic (1973) propuso:
0
1
2
3
4
5
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Compacidad relativa,
Falla de cortante
por punzonamiento
Falla de
cortante local
Falla de
cortante
general
/ ∗
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TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA
El esquema presenta la falla por capacidad de carga en un s
cimentación rígida continúa rugosa.
La zona de falla tiene 3 partes:
1. La zona triangular ACD
B
J
H A C
FD
E
G
45 ∅/2
45 ∅/2 45 ∅/245 ∅/2
∝ ∝
=
= = ∅ = ∝ = ∅
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2. Las zonas de cortante radial ADF y CDE, las curvas DE y
de una espiral logarítmica.
3. Dos zonas pasivas de Rankine triangulares AFH y CEG.
Al hacer = , la resistencia a lo largo de HJ y GI fue des
Terzaghi, usando el análisis del equilibrio, presenta:
=
Donde: = ú
, , = , ∅
= 1 ∅
= (45 ∅/2)℮∅
= 2 1 ∅
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Meyerhof (1963) mejora la expresión de Terzaghi, así:
=
γ
Donde: , , = Factores de forma
, , = Factores de profundidad
, , = Factores de inclinación de car
Capacidad de carga última neta ( neta(u) )
(
) =
Se presenta la tabla con estos factores recomendados para u
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MODIFICACION DE LAS ECUACIONES PARA LA CAPACID
CARGA POR LA POSICION DE NIVEL DE AGUA
La ecuación de presentada es cuando el nivel de agua estácimentación. Cuando el nivel está cerca de la cimentación deb
modificaciones
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Caso I: si 0 ≤ ≤ , = ( =
Caso II: si 0 ≤ ≤ , =
=
( ′)
Nivel de agua
freática
Nivel de agua
freática
Caso I
Caso II
= Peso específicosaturado
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Se supone que no existen fuerzas de infiltración.
Caso III: si ≥ B , el agua no afecta
MODIFICACION DE LA ECUACION PARA CAPACIDAD DE CARGA POR F
La ecuación de para obtenerla por falla local se debe realizar las siguientmodificaciones:
=
tan∅ =
tan∅
FACTOR DE SEGURIDAD
La capacidad de carga admisible está dada por:
=
Donde FS es el factor de seguridad y deben ser por lo menos 3 en todos los
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EJERCICIO: Una cimentación cuadrada para una columna
construida sobre un suelo arenoso tiene que t
total admisible de 150KN. La profundidad de
será de 0.7 m. La carga estará inclinada un
respecto a la vertical.
Determine el ancho B de la cimentación
seguridad de 3, siendo las característi
obtenidas en el laboratorio las siguientes:
= 18
, = ∅ = 30°. La compacida
80%.
SOLUCION:
Graficamos nuestra cimentación
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La qu está dada por:
=
Por dato tenemos = , entonces:
=
Hallamos los valores de las variables de las que depende
• = = 18 / 0.7 = 12.6 /
= 150
= 0
∅ = 30° = 18 /
= 80%
0.7m20°
B
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• Tipo de falla: = 80%, del gráfico de zonificación dtiene falla general. No deberá modificarse ∅.
• De la tabla, para ∅ = 30°, tenemos: = 18.40
= 22.40
• De la tabla tenemos:
= 1 / ∅ = 1 / tan 30 = 1 0.577
= 1 2∅(1 ∅)/ = 1 230(1
= 1 2 ∗ 0.577(1 0.5) ∗ 0.7/ = 1 0.202/
= (1 °
°) = (1 °
°) = 0.605
= 1
= 1 0.4
= 0.6
= 1
= (1
) = (1
) = 0.111
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Reemplazamos éstos valores en la ecuación de
= 12.6
18.4 1.577 1
.
0.605
18
()(22
= 221.2
1
.
13.43
= 221.2 .
13.43
Se sabe: =
=
= 73.73
.
4.48
Debe cumplirse también: =
, entonces: =
Igualo ambas expresiones:
= 73.73
.
4.48
= 1.28 ≅ 1.30
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EJERCICIO: Resolver el ejercicio anterior con = 60%
Si = 60%
Para = 1 ⇒ = 0.7 del gráfico de modos de
FALLA LOCAL
Entonces: tan ∅′ =
tan ∅ =
tan 30 = 0.385
∅ = 21°
De la tabla para ∅ = 21° : = 7.07
= 6.20
Hallamos los valores de las variables de las que depende
= = 18 ∗ 0.7 = 12.6 /
De la tabla correspondiente:
= 1
tan ∅ = 1
tan 21 = 1.384
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= 1 2 tan ∅ (1 ∅)
= 1 2 21 (1 2
= 1 .
= 1 °
°
= 1
= 0.605
= 1 0.4
= 1 0.4
= 0.6
= 1
= 1 °
∅°
= 1
= 0.0023
Reemplazo en :
= 12.6 7.07 1.384 1 .
0.605
(1)(6.2)(
= 74.6 1 .
0.08
= 74.6 .
0.08
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=
= 24.9
.
0.027
=
= 24.9
.
0.027
= 2.35
Si = 1.5 :
= 1 2 tan 30 (1 30).
= 1 0.433/
= 221.2 1 .
13.43 = 221.2
.
13.43
=
=
= 73.7
.
4 . 5
= 73.7
.
4 . 5
= 1.19
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= 1.5/1.19 = 1.26 > 1
= 1 2 tan 30 1 30 −(1.5/)
= 1 0.289 −(1.5/)
= 221.2 1 0.289 − 1.5/ 13.43
= 221.2 63.9 − 1.5/ 13.43
= 73.7 21.3 − 1.5/ 4.5
= 1.32
/ = 1.5/1.32 = 1.41 > 1 OK!
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ASENTAMIENTO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES
TIPOS DE ASENTAMIENTOS DE CIMENTACIONES
Son de dos tipos
1. Inmediato o elástico
2. Por consolidación
En esta parte se tratará el asentamiento inmediato
Teóricamente debe considerarse una cimentación totalmetotalmente elástica, para esto existen los siguientes criter
Para una cimentación de B x L: Se considera el parámetro =
Donde: L = largo
B = ancho
= coeficiente de balasto o reacción de la
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E = módulo de elasticidad
I = momento de inercia
El coeficiente se determina en base a una prueba de csimple en campo.
Se tiene tablas para los valores de y E.
• Si < /4 la cimentación será rígida
• Si 4 < < la cimentación será flexible
• Si > las cargas aplicadas en un extremo no
Extremo.
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Forma práctica
El perfil de asentamiento sobre un suelo flexible será diferetipo de cimentación.
h
á
h
á RF
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ASENTAMIENTO INMEDIATO
En la figura demostrada, si = , = ∞ y la
perfectamente flexible, el asentamiento será:
Cimentación
BXL
= ó
= ó
Asentamiento
de cimentación
rígida
Asentamiento
de cimentación
flexible
Suelo
Roca
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=
1
∝
(en esquina)
=
1
∝ (en el centro)
Donde:∝=
++
+
−
++
+
− = /
Los valores de ∝ se pueden representar en un gráfico
El promedio de los asentamientos puede expresarse:
=
1
∝
Los valores de ∝ también se expresan en un gráfico
Si la alimentación fuera rígida:
=
1
∝
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∝ también se expresa en un gráfico.
Si > 2 el asentamiento no tendrá cambios consid
Si < 2 el asentamiento será menor al calculado
Si > el asentamiento será menor al calculado
Se cuenta con tablas de rango de los parámetros del mat
ASENTAMIENTO TOLERABLE EN EDIFICIOS
Grandes asentamientos de varios elementos de una estructu
daños considerables y/o pueden interferir con el funcionamie
de la estructura.
La figura muestra los parámetros para la definición de un ase
tolerable.
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= Asentamiento total en A
= Asentamiento total en B
= Asentamiento diferencial
Distorsión angular = ∝=
Existen criterios de asentamiento en diversas normas y reglamentose debe usar el RNE norma E,050 art. 14.
A B
L
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DESARROLLO DE ASENTAMIENTO INMEDIATOS E
ESCALONADO
5 m 5 m
5 m
5 m
Z-1 Z-2
66
4
4
4 pisos
: 1 / =
= á = ℎ = 12,000
= 0.3
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Diseño Z-1
= 5 ∗ 5 ∗ 4 ∗ 1 // = 100
=
. / = 49261.1
= 222 . ≠ 200 , nuevamente y con 2.15 porque 220
= 46511.6
= 216 ≠ 220 ⇒ = 220
1 puede resistir = 2.15 / ∗ 220 = 104.06
> 100 OK!
Para cálculo de asentamiento: = 220 = 100 /
= .
= 2.07 /
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Cálculo de asentamiento 1
= . /
. / 1 0 . 3 0.82
= ∗. /
. / (0.91)(0.82)
= 0.283
Diseño 2
= 5 ∗ 2.5 ∗ 4 ∗ 1 // = 50
=
. / = 28,089.9
= 168 ≠ 160 , con 1.84 que correspo
=
./ = 27,173.9
= 165 ≅ 170 ⟹ = 170
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2 puede resistir = 1.84/ ∗ 170 = 53.18 >
Para cálculo de asentamiento:
= 170 = ,
= 1.73/
Calculo asentamiento 2
= ∗. /
. / (0.91)(0.82)
= 0.183
Asentamiento diferencial
= 0.283 0.183 = 0.1