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CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGACimentaciones SuperficialesCimentaciones Superficiales
DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
FACTORES QUE INFLUYEN
Por: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lazares
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de Brinch Hansen
INTRODUCCIONINTRODUCCION
- Diseño GeotécnicoDetermina, evalúa y define la geometría frente a los suelos presentes
- Diseño EstructuralDetermina y evalúa la cuantía de acero necesario
- Consideraciones ConstructivasSituaciones especiales de presencia de suelos blandos o NF.
CIMENTACIONES SUPERFICIALESCIMENTACIONES SUPERFICIALES
- Método de Tensiones AdmisiblesAún usado en el Perú
- Método del Factor de Seguridad GlobalMás utilizado
- Método de los Estados LímitesTendencia mundial, próximos 5 años
QUQUÉÉ ES DISEES DISEÑÑO GEOTO GEOTÉÉCNICOCNICO
1. Tipo de base de cimentación (artificial o natural)
2. Tipo de cimentación (superficial, profunda, aislada, corrida, losas y otras)
3. Profundidad de cimentación
4. Dimensiones de la base de cimentación
REQUISITOS DE LA BASEREQUISITOS DE LA BASE
1. Profundidad adecuadaEvitar daños
2. Segura frente a la fallaEstabilidad de la cimentación
3. No AsentarseDaños en la construcción
COMBINACICOMBINACIÓÓN DE CARGASN DE CARGAS
1. D + L2. D + (W ó E)3. (D + L + (W ó E)) K
Usado en:- Tensiones Admisibles- Factor de Seguridad Global
Donde:D = carga muertaL = carga vivaW = carga de vientoE = carga de sismoK = coeficiente de
combinación > 0.75
COMBINACICOMBINACIÓÓN DE CARGASN DE CARGAS
1. 1.5 D + 1.8 L2. 1.25 (D + L + E)3. 0.9 D + 1.25 E
Usado en:- Estados Límites
Carga Muerta de Cálculo
1.4 (ACI)
1.5 (Norma Peruana)
0.9 (“D” a favor de la estabilidad)
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch Hansen
Desarrollo de la Superficie de FallaDesarrollo de la Superficie de Falla
Deformación Elástica
Etapa de Distorsión Elásticay la combadura dentro de la
masa de suelo
Deformación Elástica
Zona de Cortante Local
CombaduraEtapa de Cortante Local
y de Agrietamiento
Zona de Cortante TotalEtapa de Falla General
por Cortante
CURVA DE ESFUERZO – DEFORMACIÓN
S(deformación)
σ(esfuerzo)
ARENA SUELTA O ARCILLA SENSIBLE
ARENA COMPACTA O ARCILLA NO SENSIBLE
Superficie de Falla en Diferentes SuelosSuperficie de Falla en Diferentes Suelos
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch Hansen
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Simple y conservadorAmpliado y modificado por TerzaghiActualmente no se usaDidáctico
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch Hansen
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Terzaghi
Primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de suelos los resultados de la mecánica del mediocontinuo.Cubre el caso más general de suelos con cohesióny fricción y su impacto en la mecánica de suelos.Hoy es muy utilizado para la determinación de la capacidad de carga.Terzaghi propuso el mecanismo de falla para un cimiento superficial de longitud infinita normal al plano del papel.
Mecanismo de falla de Terzaghi
Mecanismo de falla de cimiento continuo poco profundo, según una espiral logarítmica
qc = 1/2 γ B Nγ + C Nc + γ. d Nq
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Modelo de falla asumido:
Método de Terzaghi
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Modelo de falla asumido:
Mecanismo de falla de cimiento continuo poco profundo, según una espiral logarítmica
qc = 1/2 γ B Nγ + C Nc + γ. d Nq
Método de Terzaghi
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Característica del modelo:
1. Cimiento de ancho B y longitud infinita L.
2. Distribución de tensionesactuantes uniforme.
3. Sobrecarga uniforme a ambos lados de la cimentación.
4. Estrato resistente a nivelde cimentación.
Método de Terzaghi
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
La expresión obtenida propuesta:
qbr =0.5 γ2b Nγ + cNc + q’Nq
Además: q’ = γ1. d
qbr = f (γ2, b, φ, c, γ1 , d)Nγ, Nc, Nq = f (φ)
q´=γ d
b
Pd
γ2
γ1
Método de Terzaghi
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Los Valores de Nγ, Nc y Nq :
Método de Terzaghi
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Falla Local
Método de Terzaghi
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Modelo de falla de Meyerhof
qc = C Nc + p0 Nq + 1/2 γ B’ Nγ
B´ = B– 2e
Meyerhof considera por primera vez la influencia de la Profundidad de cimentación en el terreno y la Excentricidad de la Cargas. Esta solución es aceptada por todas las teorías y códigos en la actualidad.
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Meyerhof
Similar características que Bell y Terzaghi, pero con unaforma diferente de las superficiales de falla, Meyerhofpropuso la expresión siguiente:
qbr = 0.5γ2b Nγ + c· Nc + q’·Nq
Nγ, Nc, Nq = f (φ) qbr = f (γ2, b, φ, c, γ, d)
ANANÁÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGALISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Meyerhof
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
Influencia de la forma de la Cimentación
• Cimiento de cualquier rectangularidad.• Carga actuante centrada. • Carga actuante vertical.• Estrato resistente a nivel de la cimentación.• Sobrecarga uniforme a ambos lados de la
cimentación.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
Factores de la forma del cimientoFactores de la forma del cimiento -- SSγγ, Sc, Sq, Sc, Sq
Para suelos ϕ y C-ϕ
Sγ = 1-0.4(B´/ L´ )
Sc = 1 + (Nq/Nc) (B´/ L´ )
Sq = 1 + (B´/ L´ ) tg ϕ
Para suelos C (ϕ = 0 )
Sc´ = 0.2 (B´/ L´ ) Donde:
L´ : Lado mayor entre l´ y b´.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
• Cimiento de cualquier rectangularidad.• Carga actuante excéntrica. • Carga actuante vertical.• Estrato resistente a nivel de la cimentación.• Sobrecarga uniforme a ambos lados de la
cimentación.
Influencia de la excentricidad de la Carga
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
Influencia de la excentricidad de la carga
qbr* = 0.5γ2*·BB’’·Nγ·Sγ· + C*·Nc·Sc +q* Nq Sq
Donde:l’= l – 2*el , b’= b – 2*eb
B’= MenorMenor entre l’ y b’L’= MayorMayor entre l’ y b’
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
• Cimiento de cualquier rectangularidad.• Carga actuante excéntrica. • Carga vertical y carga horizontal actuantes.• Estrato resistente a nivel de la cimentación.• Sobrecarga uniforme a ambos lados de la
cimentación.
Influencia de la inclinación de la carga
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
Factores de inclinaciFactores de inclinacióón de la cargan de la carga -- iiγγ,, iic,c, iiqq
Estos factores son menores o iguales que la unidad, y se determinan:
Para suelos C - ϕiγ =
5
*cot*Cl´b*N*H7.01 ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ϕ+
−
iq = 5
*cot*Cl´b*N*H5.01 ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ϕ+
−
ic = i q -)1Nq(
)i1( q
−
−
Los factores iq, iγ tienen que cumplir la siguiente condición iq, iγ > 0.00
(ϕ = 0 ) ic´ = 0.5-0.5 ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−
*Clb*H1
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
Para suelos C
• Cimiento de cualquier rectangularidad.• Carga actuante excéntrica. • Carga vertical y carga horizontal actuantes.• Estrato resistente por encima del nivel de la
cimentación.• Sobrecarga uniforme a ambos lados de la
cimentación.
Influencia de la profundidad de la cimentación en el estrato resistente
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
Factores de la profundidadFactores de la profundidad -- ddγγ, ,dc, dq, ,dc, dq.
Suelos ϕ y C -ϕ :Cuando D ≤ b Cuando D > b dγ = 1.0 dγ = 1.0 dc = 1 + 0.4 (D/b) dc = 1 + 0.4 tg-1 (D/b)dq = 1 + 2tgϕ* (1 – sen ϕ* )2 (D/b) dq = 1 + 2tgϕ* (1 – sen ϕ* )2 tg-1 (D/b)
Suelos C (ϕ = 0)•Cuando D ≤ b dc´ = 0.4 (D/b)•Cuando D > b dc´ = 0.4 tg-1 (D/b)
En las anteriores expresiones la relación D/b se expresa en radianes. Donde
D : Profundidad del cimiento dentro del estrato resistente.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
• Cimiento de cualquier rectangularidad.• Carga actuante excéntrica. • Carga vertical y carga horizontal actuantes.• Estrato resistente a nivel de la cimentación.• Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la
cimentación.
Influencia de la inclinación del terreno
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
Factores de inclinaciFactores de inclinacióón del terrenon del terreno -- gγ, gq, gc
N’
H ML’ ψ o
d q*
L/2 L/2
Para suelos ϕ y C-ϕ
gγ = gq = (1 – 0.5 tgψ)5
gc = 1 – (ψ / 147 )
Para suelos C (ϕ = 0)
gc´ = ψ / 147
Donde: ψ: Angulo de inclinación del terreno. Se expresa en grados y tiene que ser menor o igual que ϕ.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGACARGA
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGAMétodo de BellMétodo de TerzaghiMétodo de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch Hansen
Solución de Brinch Hansen
FactoresFactores de de capacidadcapacidad de de cargacarga -- NNγγ, , NNcc, , NNqq
Para suelos CPara suelos C-- ϕϕ
qbr* = 0.5γ2*·B’·Nγ·Sγ·iγ·dγ·gγ + C*·Nc·Sc i cd cg c +q* Nq Sq i qdq gq
Para suelos Para suelos ϕϕ
qbr* = 0.5γ2*·B’·Nγ·Sγ·iγ·dγ·gγ + q* Nq Sq i qdq gq
Para suelos C
qbr* = 5.14C*(1+S c’+dc’-ic’-gc’)+q*
Nq = eπtgϕ*· tg2 (45 +ϕ*/2)
Nc = (Nq-1)cot ϕ*
Nγ = 2.0 (Nq-1)tg ϕ*
CAPACIDAD DE CARGACAPACIDAD DE CARGA
• Tipo de Suelo y Estratigrafía
• Magnitud de las Cargas• Excentricidad de las
Cargas• Profundidad de
Cimentación• Forma de la base de la
Cimentación• Inclinación del Terreno.• Profundidad en el estrato
resistente.
¿¿Factores que influyen?Factores que influyen?
•• DiseDiseñño por Estabilidado por Estabilidad•• Chequeo del VuelcoChequeo del Vuelco•• Chequeo por Chequeo por
DeslizamientoDeslizamiento•• Comportamiento Lineal Comportamiento Lineal
del Suelo del Suelo •• CCáálculo de las lculo de las
Deformaciones de las Deformaciones de las basebase
•• DiseDiseñño Estructural del o Estructural del cimiento.cimiento.
METODOLOGMETODOLOGÍÍA DE DISEA DE DISEÑÑOO
Condiciones de diseCondiciones de diseñño por elo por el 11erer Estado LEstado Líímitemite::Capacidad de cargaCapacidad de carga: Debe de cumplirse que la presión
actuante sobre el terreno debido a las cargas impuestas por la estructura sea menor que la capacidad de carga del suelo donde se desplantó la misma.
VuelcoVuelco:: Se debe chequear que la combinación sea segura al posible vuelco garantizando que:
Σ Momentosestabilizantes≥ 1.5 Σ Momentos desestabilizantes
DeslizamientoDeslizamiento:: El terreno deberá lograr equilibrar la componente 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.