UNIDAD VI: Capacidad de carga en cimentaciones superficiales.
MARÍA DRL ROCIO GARCÍA SÁNCHEZ
CONTENIDO
Introduccion
VI.1 Definición de capacidad de carga en suelos para cimentaciones superficiales.
VI.2 Teoría de Karl von Terzaghi
VI.3 Teoría de Skempton
VI.4 Ecuación general de la capacidad de carga Hansen y Meyerhof.
VI.5 Factores que modifican la capacidad de carga.
VI.6 Determinación de la capacidad de carga según los reglamentos .
a) Nivel de agua freática
b) Suelos estratificados
c) Cimentaciones en taludes o corona de lo mismo
d) Métodos de campo para evaluar la capacidad de carga
VI.7 Ejemplos.
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INTRODUCCIÓN
“Se puede decir que todas las teorías matemáticas tienen como punto de partida la solución de Prandtl al problema de la identación de un sólido rígido en un medio continuo, semiinfinito, homogéneo, isótropo bajo condiciones de deformación plana ; esta solución, desarrollada en el marco de la teoría de la plasticidad; supone al medio rígido – plástico perfecto.
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“TIPO DE CIMENTACIONES ”
Las cimentaciones son elementos de soporte, cuya función es transmitir las cargas de alguna estructura al suelo.
Cimentaciones: Superficiales ó (someras). Profundas.
Tipo de Cimentación Superficial o somera Profundidad de desplante (DF) menor o igual al ancho de la cimentación (B).
“ DF< B “
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Tipo de Cimentaciones superficiales
a) Zapata aislada
c) Losa de cimentación
(conjunto de viga y losa o estructuras celular formada por marcos rígidos. Se emplea cuando se requiera restringir asentamientos diferenciales.)
b) Zapata continua
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CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR CUALQUIER CIMENTACIÓN.
1) La cimentación debe ser segura contra una falla por corte general del suelo que lo soporta.
2) La cimentación no debe experimentar un desplazamiento excesivo.
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VI.1 DEFINICIÓN DE CAPACIDAD DE CARGA
EN SUELOS PARA CIMENTACIONES SUPERFICIALES.
Cuando el suelo se somete a una carga por unidad de área (qúlt), se presentará una falla repentina en el suelo que soporta la cimentación,
extendiéndose ésta hasta la superficie del terreno.
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ESTADO LÍMITE DE FALLA
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VII.2 TEORÍA DE KARL VON TERZAGHI
En 1943 KarlVon Terzaghi presenta la teoría para evaluar la capacidad de carga última en cimentaciones superficiales (B/DF) en donde la relación B y L tiende a cero.
B .- Ancho menor
DF. - Profundidad de desplante
L .- Largo del elemento
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MECANISMO DE FALLA EN DIFERENTES SUELOS
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PRANDTL
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MECANISMO DE FALLA SEGÚN TEZAGHI
+ 0.5f
- 0.5 f
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MECANISMO DE FALLA EN DIFERENTES SUELOS
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III. TEORÍA DE SKEMPTON
i. Generalidades.
Considera Nq=1 y Ng=0, por lo tanto es exclusivo para suelos cohesivos.
En la determinación de Nc, involucra los parámetros de geometría (ancho, largo y forma).
Considera un comportamiento plástico (D/B = 0) Nc=2+p= 5.14
Considera profundidad de desplante en función de las características de empotramiento del material.
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B D para 0.2 1 0.2 1 5 2.5
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IV. ECUACIÓN GENERAL DE LA CAPACIDAD DE CARGA CRITERIO DE MEYERHOF
i- Generalidades .
Carga vertical
Carga inclinada
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Factores de carga
Nc = 34
Nq=18
Ng=15
Factores de forma:
Kp =1.732
Sc = 1 + 0.2(1.732*2.1*5) = 4.637
Sq = Sg =1 + 1.732*2.1/5 = 1.72746
Factores de profundidad
dc = 1 + (0.2*2/5)*(1.732)1/2 =1.105
dq=dg=1+(0.1 *2/5 )*(1.732) ½ = 1.0526 qult = (1.4*34*4.637*1.105) + + (1.825*2*18*1.72746*1.0526)
+(0.5*2.1*1.825*15*1.72746*1.0526) =
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qult = cNcSc dc icgcbc + gdfNq Sqdq iqgqbq + 0.5B`gNgSgdg ggg
Cuando f= 0 qult = 5.14Su ( 1 + S`c + d`c - ic – b`c- g`c) + gdf
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Factores de carga
Nq = e p tan f tan2(45 + f/2)
Nc = (Nq – 1)cotf
Ng = 1.5 (Nq– 1)tan1.4 f
Factores de inclinación
i’c = 0.5 – 1 – H i Af Ca
i’c = iq - 1-iq Nq-1
Iq = 1- 0.5 Hi .
V+AfCa cot f
Ig = 1- 0.7 Hi . a1
V+AfCa cot f si 2< a2 < 5
Ig = 1-(0.7-n o/4500 )Hi a2
V+AfCa cot f
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Factores de forma Factores de profundidad
Para f= 0
S’c = 0.2B’ L
Sc =1.0 +Nq B’ Nc L’ L>B
Sc = 1
Sq = 1.0 +B’ Sen f L’
Sg =1-0.4 B’ > 6 L’
Para f 0
d’c =0.4K
dc = 1.0 + 0.4K
Para D <1 B K* = D B
Para D>1 B
K*= tan-1 (D/B)
dq = 1+2 tan f(1-sen)2
Para todas los valores de f d g = 1 * k en radianes
Factores en la base del talud Factores en la base
5 h en radianes
ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA DE LA CIUDAD DE MÉXICO
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V. FACTORES QUE MODIFICAN LA CAPACIDAD DE CARGA.
i. Nivel de aguas freáticas
ii. Suelos estratificados
iii. Cimentación en el talud ó en corona del talud
iv. Métodos de campo para evaluar la capacidad de carga.
v. Cimentaciones cargadas excéntricamente
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VI. Obtención de la capacidad de carga según el reglamento.
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Suelos con cohesión
Suelos con fricción
Si no cumple
Cimientos cuadrados -
Ng =Nq *(1 + tan f )
Cimientos rectangulares.-
Ng = 2(Nq + 1 ) tanf
Para cimientos circulares ó cuadrados.-
Ng = 0.6 Ng
Para cimientos rectangulares.-
Ng = Ng (1 0.4(B/L))
Factores de resistencia
0.35 zapatas zona I y zapatas de colindancia df< de 5 m en zona II y III
0.7 parta otros casos
Parámetro f f =Ang tan (a tan f ); Cr < 70% a = 0.67 en cualquier otro caso a =1
Nivel de aguas freáticas
MATERIALES FINOS
SQ.- Suma de cargas
Fc . - Factor de carga
A .- Área
CU. - Cohesión (UU)
NC . - Factor de carga
FR. - Factor de resistencia
v. - Esfuerzos verticales
Df. - Profundidad de desplante
B .- Ancho
L .- Largo
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SUELOS GRUESOS
SQ.- Suma de cargas
Fc . - Factor de carga
A .- Área
Nq; Ng . - Factor de carga
FR. - Factor de resistencia
v. - Esfuerzos efectivos
v. - Esfuerzos verticales
f. - Ángulo de fricción interna
Para cimientos circulares ó cuadrados.-
Para cimientos rectangulares.-
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Df. - Profundidad de desplante
B .- Ancho
L .- Largo