CIMENTACIONES SUPERFICIALES CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS

(a)BSuperficie de falla En sueloquCarga/rea unitaria, qAsentamiento(b)BSuperficie de falla qu (1)Carga/rea unitaria, qAsentamientoqu

(c)BSuperficie de falla qu (1)Carga/rea unitaria, qAsentamientoququZapatasuperficial Naturaleza de las fallas por capacidad de carga en suelos: (a) falla de cortante general;(b) Falla de cortante local; (c) falla de cortante por punzonamiento.Donde B = ancho de la cimentacin L = longitud de la cimentacin(Nota: L es siempre mayor que B.)Para cimentaciones cuadradas, B = L; para cimentaciones circulares; B = L = dimetroEntonces B* = B

0123450.60.81.00.20.4Modos de falla en cimentaciones sobre arena Df/B*Compacidad relativa, CrFalla de cortante por punzonamientoFalla decortante localFalla de cortante generalBDf

TEORA DE LA CAPACIDAD DE CARGA LTIMADFEGGABB45 -/245 -/245 -/245 -/2JIquq =DfBFalla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentacin rgida continua rugosa(Cimentacin en franja)Dondec = Cohesin del suelo = Peso especifico del suelo q = Df

Nc, Nq, N = Factores de capacidad de carga adimensionales que son unicamente funciones del ngulo de friccin del suelo, .

Se expresan como:Capacidad de carga ultima netaqneta(u) = qu qDonde qneta(u) = capacidad de carga ultima neta

Modificacin de las Ecuaciones para la capacidad de carga por la posicin del nivel de aguaFactores de forma, profundidad e inclinacin recomendados para usarseFactorRelacinFuenteForma*De Beer (1970)Donde L = longitud de la cimentacin (L>B)ProfundidadCondicin (a): Df / B1Hansen (1970)

Condicin (b): Df / B>1InclinacinDonde = inclinacin de la carga sobre la cimentacin con respecto a la vertical* Estos factores de forma son relaciones empricas basadas en amplias pruebas de laboratorio. El factor tan-1 (df/B) esta en radianes.Meyerhof (1963); HannaY Meyerhof (1981)

BNivel del aguafreticaBCaso IDfdNivel del aguafreticaModificacin de las ecuaciones de capacidad de carga por nivel de agua.sat = peso especifico saturadoCaso IIEl factor de SeguridadD1

Sin embargo, algunos ingenieros en la prctica prefieren usar un factor de seguridad deIncremento del esfuerzo neto sobre el suelo = Capacidad de carga ultima netaFSLa capacidad de carga ltima neta se defini en la ecuacin comoSustituyendo esta ecuacin en la se obtieneIncremento del esfuerzo neto sobre el suelo= carga por la superestructura por rea unitaria de la cimentacin El factor de seguridad definido por la ecuacin debe ser por lo menos 3 en todos los casos.

Cimentaciones Cargadas Excntricamente Donde Q = carga vertical total M = momento sobre la cimentacinQMBB X LBePara e B/6qmaxqmaxPara e B/6(a)L2eB(b)

1. La distancia e es la excentridad, oy2. Determine las dimensiones efectivas de la cimentacin comoB = ancho efectivo = B 2eL = longitud efectiva = L

3. Use la ecuacin para la capacidad de carga ltima como4. La carga ltima total que la cimentacin soporta es A5. El factor de seguridad contra falla por capacidad de carga esdonde A = rea efectiva

Cimentaciones con Excentricidad en dos DireccionesQltMBB X L(a)BLB(b)(c)(d)yMQltQltMxMyeLeB

Si se requiere Qlt se obtiene como sigueDonde la ecuacin yA = rea efectiva = BL

BB1L1Lrea efectiva para el casorea efectivaQlteBeLCaso I:El rea efectiva para esta condicin se muestra

dondeLa longitud efectiva L es la mayor de la dos dimensiones, es decir, B1, o L1. El ancho efectivo es entoncesCaso II:eL / L < 0.5 y 0< eB

BL1Lrea efectivaQlteBeL(a)L20.50.40.30.20.1000.20.40.60.81.0eB/B=0.160.140.120.100.080.060.040.020.010.020.010.040.060.080.10.167eB/B=ParaobtenerL2/LParaobtenerL1/LeL/LL1/L, L2/L(b)rea efectiva para el caso eL/ L < 0.5 y 0 < eB / B< 1/6 (segn Highter y Anders,1985)

Caso III : eL / L < 1/6 y 0

TIPOS DE ASENTAMIENTOS DE CIMENTACIONESAsentamiento InmediatoPerfil delasentamiento(a)Perfil delasentamiento(b)Perfil de un asentamiento inmediato y presin de contacto en arcilla

CimentacinB X LAsentamientode cimentacinrgidaAsentamiento de cimentacin flexibleSuelos = relacin de Poisson Es = modulo de elasticidadRocaAsentamiento elstico de cimentaciones flexible y rgida.

(esquina de la cimentacin flexible)(centro de la cimentacin flexible)Donde m = L/BB = ancho de la cimentacin L = longitud de la cimentacin El asentamiento inmediato promedio para una cimentacin flexible tambin se expresa como(promedio para una cimentacin flexible)

3.02.52.01.51.00.512345678910Para cimentacin circularr = 1prom = 0.85 r = 0.88El asentamiento inmediato ser diferente y se expresa como ,prom r

Asentamientos inmediato de cimentaciones sobre arcillas saturadasDfHModulo de elasticidad = EsqoArcillasaturadaCimentacin sobre arcilla saturadaB X LPara la notacin usada en la figura esta ecuacin es

Rango de los parmetros del material para calcular el asentamiento inmediatoDonde Nf = nmero de penetracion estandar. Similarmente El modulo de elasticidad de arcillas normalmente consolidadas se estima comoEs = 250c a 500cEs = 750c a 1000cY para arcillas preconsolidadas comoDonde c = cohesin no drenada del suelo de arcillaEs = 2qcEs = (kN / m2) = 766Nf

Presin admisible de carga en arena basada en consideraciones de asentamientoLa presin admisible neta se define comoDe acuerdo con la teora de Meyerhof, para 25mm de asentamiento mximo estimadoDonde Ncor = nmero de penetracin estndar corregida

Prueba de Placa en CampoGatomecnicoDimetro de la placa de prueba= BPilote deanclajeMicrmetroViga dereaccinPor lo menos4BaAsentamientoCarga/area unitariab

Asentamientos Tolerable en Edificiosi = Desplazamiento vertical total en el puntoij = Asentamiento diferencial entre los puntos i y j = Deflexin relativa = Distorsin angular= Razn de reflexin

LABCDElABmaxABPerfil delAsentamiento(a) Asentamiento sin inclinacinabLABCDElABABPerfil delAsentamiento(b) Asentamiento sin inclinacinABParmetros para la definicin de asentamiento tolerable

Zapatas Combinadas Y Cimentacin con LosasZapata Rectangular Combinada1324Lindero de propiedad Lindero de propiedad Zapata rectangular combinadaZapata Trapezoidal combinada Zapata en VoladizoLosa de Cimentacin(a)

Lindero dePropiedadPlanta(b)LBL2XL3L1Q1+Q2Q1Q2Seccion B . q(admneta) / longitud unitaria(a) Zapatas combinadas (b) zapata rectangular combinada; (c) zapatatrapezoidal combinada; (d) zapata en voladizo

L2XL3L1Q1+Q2Q1Q2B1 . q(admneta) / longitud unitariaB2 . q(admneta) / longitud unitariaSeccinLB2Lindero dePropiedadPlanta(c)

SeccinPlantaLindero depropiedad (d)Zapata Trapezoidal CombinadaEs a veces usada como una cimentacin aislada para una columna que soporta una gran carga y donde el espacio es escaso.

Si se conoce la presin admisible neta del suelo, determine el rea de la cimentacin De la propiedad de un trapezoide tenemosZapata en VoladizoEste tipo de construccin de zapata combinada usa una contratrabe para conectar unacimentacin de columna cargada excntricamente a la cimentacin de una columna inferiorCimentacin con LosaEste tipo de cimentacin es una zapata combinada que cubre toda el rea bajo una estructura que soporta varias columnas y muros

Tipos Comunes de Cimentaciones con LosasLosa plana. La losa es de espesor uniforme.Losa plana con mayor espesor bajo columnas Seccinen A - ASeccinen A - AAAPlanta(a)AAPlanta(b)Tipos de Losas de cimentacin: (a) losa plana; (b) losa reforzada bajo columnas; (c) vigas losa; (d) losa con muros de stano

Seccinen A - ASeccinen A - AAAPlanta(c)3. Vigas y losa. Las vigas corren en ambas direcciones, y las columnas se localizan en las interseccin de las vigas4. Losa con muros de stano como parte de losa. Los muros actan como rigidizadores de la losa. AAPlanta(d)

Capacidad de Carga de Cimentaciones con LosasLa capacidad de Carga ultima total de una losa de cimentacin se determina con la misma ecuacin usada para cimentaciones superficiales, oLa Capacidad de carga ultima neta esPara arcillas saturadas con = 0 y condicin de carga vertical, la ecuacin daDonde Cu = cohesin no drenada. (Nota: Nc = 5.14, Nq = 1 y N = 0.) para = 0

yLa sustitucin de la forma precedente y factores de profundidad en la ecuacin daPor consiguiente, la capacidad de carga ultima neta esPara FS = 3, la capacidad de carga admisible neta del suelo es entonces

Para cimentaciones superficiales, tenemosDonde Ncor = resistencia a la penetracin estndar corregidaB = ancho (m)Fd = 1+0.33 (Df/B ) 1.33Se = asentamiento (mm)Cuando el ancho B es grande, la ecuacin anterior es aproximada (suponiendo 3.28B +1=3.28B) como

Usando esta lgica y suponiendo en forma conservadora que Fd es igual a 1 ,aproximamosla ecuacin comoLa presin neta aplicada sobre una cimentacin se expresa comoDonde Q = peso muerto de la estructura y carga viva A = rea de la losaPor consiguiente, en todos los casos q debe ser menor que o igual a qadm(neta)