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7/21/2019 GEOTECNIA_II Final Mejorado
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1.
GENERALIDADES
1,1 Anlisis de un sistema de cimentacin
1.2 Aspectos que inciden en la investigacin para cimentaciones1.3 Estudio de suelos: Nmero y Profundidad de sondeos
1.4 Tipos de cimentaciones superficiales
2.
CAPACIDAD DE CARGA
2.1 Concepto de capacidad de carga
2.2 Factor de seguridad2.3 Modos de falla
2.4 Teoras de capacidad de carga
2.5 Factores que inciden en la capacidad de carga
2.6 Capacidad de carga a partir de ensayos de campo3.
ASENTAMIENTOS
3.1 Tipos de asentamientos
3.2 Asentamientos inmediatos en suelos granulares y finos
3.3 Induccin de esfuerzos por cargas externas
3.4 Asentamientos por consolidacin
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Un anlisis de cimentacin supone las siguientes fases: Debe empezar por conocer el tipo y funcin de la estructura a cimentar.
Por lo tanto debe tenerse informacin sobre las cargas o hacer uin
clculo aproximado de ellas. Debe conocerse el perfil del suelo y sus caractersticas geotcnicas, es
decir, se debe realizar un estudio de suelos.
ESTUDIO DE
SUELOS
Perfil estratigrfico
Posicin del nivel fretico
Profundidad de cimentacin
Capacidad de cargaAsentamientos
No. De sondeos
Prof. De sondeos
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AISLADOS
Zapatas
Cuadradas
Rectangulares
Circulares
COMBINADOS Rectangulares
Trapezoidales
Vigas de enlace CONTINUOS O CORRIDOS
PLACAS
COMPENSADOS Y PARCIALMENTECOMPENSADOS
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WILFREDO DEL TOROFUNDACIONES 1
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Es la presin unitaria que el suelo puede soportar. Se llama
capacidad de carga ltima, aquella que lleva al suelo a laruptura.
Una capacidad de carga segura es aquella que el suelo puedecargar de forma segura y sin deformarse demasiado; seconoce como capacidad de carga admisible y se determina por:
3.2..
= SFSF
qq ult
adm
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q
qult
qadm
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TEORIAS DE TERZAGUI, HAZEN Y MEYERHOFFundacin poco profunda con base definida y longitud infinita
Terzaghi
Meyerhoff
y Hansen 452
= +
=
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TERZAGHI (1943)
0.5ult c c q
q cN s qN BN s = + +
( )
2
22 cos 45 2q
aN
=
+ ( )0.75 2 tan
a e =
( )1 cotc qN N = 2tan
12 cos
PK
N
=
cS =
S =
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Factores de capacidad de carga para las ecuaciones de Terzaghi
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MEYERHOF
Carga vertical:
Carga inclinada:
0 .5u lt c c c q q q
q c N s d q N s d B N s d = + +
0 . 5u l t c c c q q q
q c N d i q N d i B N d i = + +
tan 2tan 452
qN e = +
( )1 cotc qN N =
( ) ( )1 tan 1.4qN N =
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Factores para las ecuaciones de capacidad de carga de Meyerhof, Hansen
y
Vesic
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Factores de forma, profundidad e inclinacin de las ecuaciones de capacidad decarga de Meyerhof(1951).
1 0.2c pB
s KL
= +
1 0.1q p
Bs s KL
= = +
1q
s s= =
10>
0=
1 0.2c p
Dd K
B= +
1 0.1c p
Dd d K
B= = +
1qd d= =
10>
0=
2
190
c qi i
= =
2
1i
0i =
0>
0=
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HANSEN (1970)
General:Cuando
Lo mismo que la ecuacin de Meyerhof
Lo mismo que la ecuacin de Meyerhof
0.5ult c c c c c c q q q q q q
q cN s d i g b qN s d i g b BN s d i g b = + +
0=
( )' ' ' ' '
5.14 1ult c c c c cq Cu s d i b g q= + + +
qN =
cN =
( )1.5 1 tanqN N =
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Factores para la ecuacin de Hansen
' 0.2c
Bs
L=
1 q
c
c
N Bs
N L= +
_ _ _1 _cs para cimiento en faja=
1 tanq
Bs
L= +
1 0.4B
sL
=
'
0.4cd k=
1 0.4cd k= +
( )2
1 2 tan 1qd sen k = +
_ _ _ _1.00d para todos los =1
D Dk para
B B=
1
tan 1( )
D D
k para rad B B
= >
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'
( ) 0.5 0.5 1c Hf a
HiA c
= ' ( ) 1c Vf a c
mHic N=
1 (_1
_ )_q
c q
q
ii i Hansen y VesicN
=
5
( )
0.5
1 cotq H f a
H
i V A c
= + ( ) 1
cot
m
q V
f a
Hi
V A c
=
+ ( )
5
'
( )
0.7
1 c _ 0otH f a
H
i V A c
= =
+
( )( )
5
( )
0.7 / 4501 _ 0
cot
H
f a
H Hi
V A c
= >
+
1
'
( ) 1cot
m
V
f a
Hi
V A c
+
= +
__1
_ _2
_/
/B
B Lm m H paralelo a B
B L
+= =
+ __
1_ _
2_
/
/L
L Bm m H paralelo a L
L B
+= =
+
, 0qi i >
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'
147c
g =
2 __ _ 0N sen para = =
1 147cg
=
( )5
( ) ( ) 1 0.5 tanq H Hg g = =
( )2
( ) ( ) 1 tanq V Vg g = =
'
147c
b
=
1147
cb
=
2 tan
( )q Hb e
=2.7 tan
( )Hb e
=
2
( ) ( ) (1 tan )q V Vb b = =
90
+
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Arcillas saturadas presentan parmetros de resistencia no drenados
Cu y =0, determinados en un ensayo triaxial
UU.
Cuando =0Nc= 5.7 Terzaghi
Nc= 5,14 Meyerhoff
y Hansen
Las ecuaciones quedan:
Terzaghi qult= 5,7CuSc+Df
Meyerhoff qult = 5,14CuScdc+Df
Hansen qult = 5,14Cu(1+Sc+dc-ic-gc-bc)+Df
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qult
= Cu*Nc*Sc+Df
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Excentricidad en una direccin:
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eQ
=
' 2B B e=
'L L=
' 12
'u c c c c q q q q
q cN S d i qN S d i B N S d i = + +
,c q
S S yS
Ancho efectivo
Largo efectivo
Para Usar B
y L
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Excentricidad en dos direcciones:
Para usar B
y L
x
ye
Q= y
xeQ
=
' 2 ,xB B e= ' 2yL L e= ' ' 'B L=
' 0 .5 'c c c c q q q q
q u c N S d i q N S d i B N S d i = + +
,c qS S yS
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Caso I
y
el mayor
16
Le
L 1
6Be
B
1 11'
2
A B L=
1
31.5 B
eB B
B
=
1
31.5 L
eL L
L
=
1 1'L L o B=
''
'
AB
L
=
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Caso II
y
L1 y L2 (Ver figura)
0.5Le L< 10 6Be B<
=
= +
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Relacin entre los valores de Ncorr y las caractersticas de las
arenas, Kowski. (1988)
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Relacin entre los valores de penetracin estndar y
caractersticas de arcilla, Das, 1999.
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Stroud (1974):
Hara y otros (1971):
Mayne y Kemper (1988):
Cu K Nf =
K=Constante entre 3.5 y 6.5 KN/m2, promedio de 4.4 KN/m2
Nf= penetracin estndar obtenida en campo
( ) 0.72
2 29KN
Cu Nf m =
0.689
'0.193v
NfOCR
=
'2esfuerzo efectivo vertical env MN
m
=
Marcuson y Bieganousky (1977):
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Marcuson y Bieganousky (1977):
Peck, Hanson y Thornburn (1974):
( ) ( )0.5
' 2% 11.7 0.76 222 1600 53 50R vC Nf Cu= + +
CR= Compacidad relativa
Nf= Penetracin estndar de campo'v
=Presin efectiva de sobrecarga
Cu=Coeficiente de uniformidad de la arena
227.1 0.3 0.00054CORR CORR
N N= +
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Schmertmann (1975):
Hatanaka y Uchida (1996):
0.34
1
'
12.2 20.3 v
a
NfTan
p
=
+
20 20CORRN= +
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f
R
c
qresistencia a la friccin
F resistencia del cono q= =
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SUELOS GRANULARES
Meyerhoff
(1956) modificado por Bowles
(1977), para asentamiento
mximo de 1 pulgada:
( )
( )
2
2
1.2215
3.28 11.22
25 3.28
c
adm
c
adm
qKN
q B mm
q BKNq B mm B
=
+ = >
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MODULO DE REACCIN DEL SUBSUELO q
k s
=
En suelos finos la capacidad de carga del cimiento es la determinada porel modelo.
En granulares debe multiplicarse por la relacin entre los tamaos de loscimientos.mod
mod
cimcim
Bq q
B
=
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2 3
2 4
2 3, 3 5,1 2
u
d h ad
T q
a
= +
=
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( ) ( )02 1p mp
E V
= + +
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CORRELACIONES0.45
cp pl pc presin de preconsolidacin= =
( ) , 13
i o pu p
up
p p Ec N Ln
cN = = +
5 12 , 8.5p
N valor medio =
( )2
0.63
: 1930 KN
p mArcillas E N=
( )20.66: 908 KNp mArenas E N=
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( )
( )1 o
D
o o
p pI
p u
=
ndice del material:
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ndice de esfuerzo horizontal
Modulo del dilatmetro:
CORRELACIONES:
( )'
o o
D
v
p uK
=
( ) 21 034.7 , KND mE p p=
0.47
0.61.5
D
O
K
K
=
( )
1.6
0.5OCR KD=
( )
1.25
' ' 0.5 Dv vOC NC
Cu Cu
K
=
( )21 DE E=
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Condicin inicialRebajamiento del nivel fretico
Excavacin Construccin
Ocupacin y servicio
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Inicial Rebajamiento Excavacin Construccin Ocupacin Servicio
u
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Arcillasa. espacio semi
infinito:
Cd= coeficiente o factor de forma que depende de la geometra delproblema, rigidez del plano cargado y forma de la carga.
( )21cd
q BC
E
=
Factor de forma y rigidez Cd para el calculo de asentamiento de
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Factor de forma y rigidez, Cd para el calculo de asentamiento depuntos bajo reas cargadas en un espacio semi - infinito
b C li i d b id
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b. Capa limitada por base rgida
Cd= tiene el mismo sentido de Cd y depende ademas del espesorde la capa H
( )2
1 'c
dq B C
E
=
Valores de Cd para diferente geometra
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Valores de C d para diferente geometra
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c. Dos o mas Capas limitadas por una base rgida
( )21'
c
d
q BC
E
=
Cd tiene el mismo sentido de Cd y depende adems del espesor
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C d= tiene el mismo sentido de Cd y depende adems del espesor
de la capa H El asentamiento inmediato total es:
El asentamiento de la capa 1 es calculado como el caso (b),considerando que la capa rgida se encuentra a una profundidadH1.
El de la capa 2 es determinado asi: Se calcula el asentamiento total de la capa H1 + H2, con las
caractersticas del suelo de la capa 2. Se calcula el asentamiento de la capa 1 con las caractersticas del suelo
de la capa 2.
Este ultimo valor es restado del calculado para H1 + H2
1 2T = +
Suelos Granulares
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MTODO DE SCHMERTMANN Y HARTMAN (1978)
Las deformaciones verticales dentro de un espacio elsticopueden ser determinadas por:
zP I
E =
I bl l f d d d E d b bl
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Iz es variable con la profundidad y E puede ser tambin variable
con la profundidad o con la resistencia a la penetracin del suelo,bien por SPT o por CPT
Proponen la siguiente ecuacin
C1 y C2 son factores de correccin qc= presin de contacto neta.
1 2
nz
c
l
IC C q z
E
=
1 1 0.5 0.5o
cC q
=
2 1 0.2 0.1 __
t
C Log t aos
= + =
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Las capas se determinan de acuerdo con la variacin de Iz con la
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penetracin , osea con E.
El valor de E se determina a partir de la penetracin de acuerdo conlas siguientes relaciones:
(norma sismorresistente colombiana)
cE k q=
Para Schmartman y Hartman: k=2.5 para cimientos cuadrados y
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y p y3.5 para largos.
N y qc se relacionan de la siguiente manera:
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Los asentamientos por consolidacin ocurren a lo largo del tiempo
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Los asentamientos por consolidacin ocurren a lo largo del tiempo
y se dan en suelos arcillosos saturados.
Como se vio que a partir de la consideracin del suelo en sus
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q pfases, la variacin volumtrica es:
Osea que la deformacin total por compresin se puede calcular
por la expresin:
1
edV dz
e
=
+
1
eH
e
=
+
En la cual e es la variacin de la relacin de vacos por los
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En la cual e es la variacin de la relacin de vacos por los
esfuerzos colocados, e es la relacin de vacos donde inicia lacompresin y H es el espesor de la capa que se comprime.
A partir de la curva de consolidacin, la ecuacin se aplica de la
siguiente manera:
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'
0 '1o o
HCcLoge
+ = +
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Caso' '
p o <
'0
'
0 01
H CeLoge
+ = +
Caso ' 'p o >
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' '
0
' '
pHCeLog Cc Log
+ = +