Diseño de Cimentaciones - CEC-FIC-UNIcecfic.uni.edu.pe/archivos/cimentaciones/parte 3/15... ·...
-
Upload
truongkhuong -
Category
Documents
-
view
215 -
download
0
Transcript of Diseño de Cimentaciones - CEC-FIC-UNIcecfic.uni.edu.pe/archivos/cimentaciones/parte 3/15... ·...
DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
FACTORES QUE INFLUYEN
Por: Ing. Wilfredo Gutiérrez Lazares
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Método de Terzaghi
Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
CAPACIDAD DE CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
- Diseño Geotécnico
Determina, evalúa y define la geometría frente a los suelos presentes.
- Diseño Estructural
Determina y evalúa la cuantía de acero necesario.
- Consideraciones Constructivas
Situaciones especiales de presencia de suelos blandos o NF
INTRODUCCION
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
- Método de Tensiones Admisibles
Aún usado en el Perú
- Método del Factor de Seguridad Global
Más utilizado
- Método de los Estados Límites
Tendencia mundial, próximos 5 años
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
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
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
1. Profundidad adecuada
Evitar daños
2. Segura frente a la falla
Estabilidad de la cimentación
3. No Asentarse
Daños en la construcción
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
1. D + L
2. D + (W ó E)
3. (D + L + (W ó E)) K
Usado en:
- Tensiones Admisibles
- Factor de Seguridad
Global
Donde:
D = carga muerta
L = carga viva
W = carga de viento
E = carga de sismo
K = coeficiente de
combinación >
0.75
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
1. 1.5 D + 1.8 L
2. 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)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Método de Terzaghi
Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Deformación Elástica
Etapa de Distorsión Elástica
y la combadura dentro de la
masa de suelo
Deformación Elástica
Zona de Cortante Local
Combadura
Etapa de Cortante Local
y de Agrietamiento
Zona de Cortante Total
Etapa de Falla General
por Cortante
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
CURVA DE ESFUERZO – DEFORMACIÓN
S(deformación)
σ(esfuerzo)
ARENA SUELTA O
ARCILLA SENSIBLE
ARENA COMPACTA O
ARCILLA NO
SENSIBLE
Superficie de Falla Diferentes suelos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell Método de Terzaghi
Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Bell
Simple y conservador
Ampliado y modificado por Terzaghi
Actualmente no se usa
Didáctico
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Bell
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Bell
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Bell
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Método de Terzaghi Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi
Primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de
suelos los resultados de la mecánica del medio
continuo.
Cubre el caso más general de suelos con cohesión y
fricción y su impacto en la mecánica de suelos.
Hoy es muy utilizada 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.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Mecanismo de falla de Terzaghi
Mecanismo de falla de cimiento continuo poco profundo, segun una espiral logaritmica
qc = 1/2 B N + C Nc + . d Nq
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi Modelo de falla asumido:
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi Modelo de falla asumido:
Mecanismo de falla de cimiento continuo poco profundo, segun una espiral logaritmica
qc = 1/2 B N + C Nc + . d Nq
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi Característica del modelo:
1. Cimiento de ancho B y
longitud infinita L.
2. Distribución de tensiones
actuantes uniforme.
3. Sobre carga uniforme a
ambos lados de la
cimentación.
4. Estrato resistente a nivel
de cimentación.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi La expresión obtenida propuesta:
qbr =0.5 γ2.b Nγ + cNc + q’Nq
Además: q’ = γ1. d
qbr = f (γ2, b, φ, c, γ1 , d)
Nγ; Nc, Nq = f (φ)
q´= d b P d
γ2
γ1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi Los Valores de Nγ, Nc y Nq :
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Terzaghi
Falla Local
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Método de Terzaghi
Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Modelo de falla de Meyerhof
qc = C Nc + p0 Nq + 1/2 B’ N
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.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Meyerhof
Similar características que Bell y Terzaghi, pero con
una forma diferente de las superficiales de falla,
Meyerhof propuso la expresión siguiente:
qbr = 0.5γ2b Nγ + c· Nc + q’·Nq
Nγ, Nc, Nq = f (φ)
qbr = f (γ2, b, φ, c, γ, d)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Método de Meyerhof
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Método de Terzaghi
Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
•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
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Factores de la forma del cimiento - S, Sc, Sq
Para suelos j y C- j .
S = 1-0.4(B´/ L´ )
Sc = 1 + (Nq/Nc) (B´/ L´ )
Sq = 1 + (B´/ L´ ) tg j
Para suelos C ( j = 0 )
Sc´ = 0.2 (B´/ L´ ) Donde:
L´ : Lado mayor entre l´ y b´ .
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
•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
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
qbr* = 0.52*·B’·N·S· + C*·Nc·Sc +q* Nq Sq
Donde:
l’= l – 2*el , b’= b – 2*eb
B’= Menor entre l’ y b’
L’= Mayor entre l’ y b’
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
•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
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Factores de inclinación de la carga - i, ic, iq
Estos factores son menores o iguales que la unidad, y se determinan:
Para suelos C - j
i =
5
* cot * C ´ l ´ b * N
* H 7 . 0 1
j + -
i q =
5
* cot * C ´ l ´ b * N
* H 5 . 0 1
j + -
i c = i q - ) 1 Nq (
) i 1 ( q
-
-
Los factores i q , i tienen que cumplir la siguiente condición i q , i > 0.00
Para suelos C ( j = 0 ) i c ́ = 0.5 - 0.5
-
* C ´ l ´ b
* H 1
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
•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
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Factores de la profundidad - d, ,dc, dq.
Suelos j y C -j :
Cuando D b Cuando D > b
d = 1.0 d = 1.0
dc = 1 + 0.4 (D/b) dc = 1 + 0.4 tg-1 (D/b)
dq = 1 + 2tgj* (1 – sen j* )2 (D/b) dq = 1 + 2tgj* (1 – sen j* )2 tg-1 (D/b)
Suelos C (j = 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
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
•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
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Factores de inclinación del terreno - g, gq, gc
N’
H ML’
o
d q*
L/2 L/2
Para suelos j y C-j
g = gq = (1 – 0.5 tg)5
gc = 1 – ( / 147 )
Para suelos C (= 0)
gc´ = / 147
Donde:
: Angulo de inclinación del terreno.
Se expresa en grados y tiene que ser menor o igual que j.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE
CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
ETAPAS DE DESARROLLO DEL PROCESO DE FALLA
ANÁLISIS DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Bell
Método de Terzaghi
Método de Meyerhof
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CAPACIDAD DE CARGA
DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA
Método de Brinch – Hansen
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Solución de Brinch Hansen
Factores de capacidad de carga - N, Nc, Nq
Para suelos C - j
q br
* = 0.5 2 *·B’·N
·S
·i ·d
·g
+ C*·N
c ·S
c i
c d
c g
c +q* N
q S
q i
q d
q g
q
Para suelos j
q br
* = 0.5 2 *·B’·N
·S
·i ·d
·g
+ q* N
q S
q i
q d
q g
q
Para suelos C.
q br
* = 5.14C*(1+S c ’+dc’ - ic’ - g
c ’)+q*
Nq = e p tg j * · tg2 (45 + j */2)
Nc = (Nq - 1)cot j *
N = 2.0 (Nq - 1)tg j *
CAPACIDAD DE CARGA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA
Condiciones de diseño por el 1er Estado Límite:
Capacidad 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.
Vuelco: Se debe chequear que la combinación sea segura al posible
vuelco garantizando que:
Momentosestabilizantes 1.5 Momentos desestabilizantes
Deslizamiento: 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.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CENTRO DE EDUCACIÓN CONTINUA