6 cimentaciones
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ING. P. MEJIA B.
PROGRAMA DE TITULACION
ING. CIVIL
CURSO : SUELOS APLICADA
Ing. Patricia Mejia Becerra.
ING. P. MEJIA B.
VALORES EMPÍRICOS DE LAS
PRESIONES DE TRABAJO
Hasta épocas recientes las cimentaciones
se proyectaban con las presiones de
trabajo deducidas experimentalmente
(criterio conservador por esto
funcionaban)
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El uso de las tablas siguientes es a nivel de anteproyecto
Código Bitánico CP. 2004-1972
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Falla de las estructuras de cimentaciones
Las fallas de las estructuras de cimentaciones deuna obra civil se originan por los asientos ohundimientos importantes generalmenteacompañados de giros de las estructuras.Según la estructura y el tipo de terreno, elhundimiento puede ser:
Por rotura general Por Punzamiento Por rotura local
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A) Por rotura general
Se produce una superficie de rotura continua que arranca en labase de la zapata y aflora a un lado de la misma a ciertadistancia, esta se produce mayormente en las S compactas y Cblandas en condiciones de carga rápida sin drenaje
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B) Por Punzamiento
En este caso la cimentación se hunde cortando elterreno en su periferie con desplazamientovertical, afectando poco el terreno adyacente. Seda en suelos muy compresibles, poco resistentes.
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C) Por la rotura local
Es una situación intermedia en la que el terreno seplastifica en los bordes de la zapata y bajo lamisma, sin que lleguen a formarse superficiescontinuas de rotura hasta la superficie.
Zona Plastificada
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TEORÍAS DE DISTRIBUCIÓN DE CARGA YMECANISMO DE FALLA
Teoría de la Elasticidad
Se aplica a los problemas de cimentaciones considerandoprimeramente los esfuerzos que el sistema de cargasexteriores produce en los puntos de la masa del suelo.Posteriormente se encuentra la resistencia del suelo a este tipode esfuerzos, su composición indicará el comportamiento delsuelo o si va a producir la falla.La teoría de la elasticidad ha sido poco aplicada a los suelosporque presenta demasiadas dificultades matemáticas asímismo presupone que el suelo es un material continuolinealmente elástico homogéneo e isotropico y que lasdeformaciones son instantáneas.
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Teoría de la plasticidad
Considera que un material tiene un comportamientoplástico, cuando se comporta inicialmente elásticamentehasta un nivel de esfuerzos a partir del cual adquierecomportamientos eslasto Plásticos perfectos y rígidoplástico con endurecimiento por deformación.
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Considera las siguientes hipótesis.
1º Que el material es homogéneo e isotropicoLos suelos estratificados o aquellos en los que sus propiedadesverticales difieren de las horizontales son los que no cumplenesta suposición.
2º No se consideran efectos en el tiempoEn la s es satisfactorioEn la C el tiempo es importante
3º No se consideran efectos de temperaturaDada la poca variación de temperatura que afecta a los suelosreales se considera que esta hipótesis no introduce ningunadesviacion en los análisis (caso especial las heladas)
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Teorema de colapso plástico
1er Teorema
Entre todas las distribuciones de esfuerzos estáticamenteadmisibles, la distribución real es la que corresponde al factorde seguridad máximo.
2do Teorema
Entre todos los campos de velocidades de deformacióncinematicamente admisibles, el campo real es el quecorresponde al mínimo factor de seguridad.
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Capacidad de carga en suelos puramente cohesivosC≠0 Ø=0
* Teoría de la elasticidad:Permite establecer la solución para el estado de esfuerzos en
un medio semi – infinito, homogéneo, isotropico ylinealmente elástico, cuando sobre el actúa una cargauniformemente distribuida.
2b
q
z = q/
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Teoria de Prandt
Propone el mecanismode falla que se muestraesquemáticamente
AB = Plano principal no tiene esfuerzos rasantesAC, BD = Superficies libres exentas de todo esfuerzoACE = Es una región de esfuerzos cortantesAHB = Se supone que se incrusta como cuerpo rígido moviéndose
verticalmente como si formara parte del elemento rigido.
=> qc = (∏+2) C
qc = Carga de falla en el cimiento por unidad de
longitud del mismo
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Teoría de Terzaghi
Cubre el caso de suelos concohesión y fricción es demucha utilidad paracimentaciones superficialescontinuas, osea aquellos enel que el ancho B es igual omayor que la distanciavertical entre el terrenonatural y la base delcimiento (profundidad dedesplante) Df
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Desprecia la resistencia al esfuerzo cortante sobre el nivel dedesplante solo considera debajo de la zapata.
Propone el siguiente mecanismo de falla.
I = Cuña que se mueve hacia abajoII = Deformación tangencial radialIII = Zona en estado plástico pasivoAc = Forma con la horizontal un ángulo de Ø cuando la base del cimiento
es rugoso (f1)Se fuese idealmente lisa el angulo seria 45 +Ø/2
AD = Forma un angulo de 45- Ø/2 en ambos casosØ = Angulo de fricción interna o Angulo de corte interno
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Plantea que:
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La expresión para la capacidad de carga última
presentada por Terzaghi es solo para cimentaciones
continuas, no se aplica a otro tipo de cimentacionespor que:
• No toma en cuenta la resistencia cortante a lo largo de lasuperficie de falla en el suelo arriba del fondo de lacimentación.
• La carga puede estar inclinado
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Teoria de Skempton:
Considera que en los suelos cohesivos la superficie de falla delos cimientos mas profundos sera de mayor desarrollo portener la cohesión que trabajar mas correspondiéndole unmayor valor de Nc.
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Recomendaciones:
1.- La teoría de Terzaghi es recomendable paracualquier tipo de cimentaciones superficialescontinuas en cualquier suelo, pudiéndose aplicarconfiadamente hasta el límite Df = < 2b
2.- La teoría de Skempton es apropiado paracimentaciones en arcillas cohesivas (Ø=0) seansuperficiales o profundas.
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Meyerhof (1963) Plantea:Capacidad ultima de carga de la cimentación
qu = Capacidad ultima de carga
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)carga de Factores de (
)1( 2
)1(
)2
45( tan 2
Tabla
TangNqN
CotNqNc
eTangNq g
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Modificaciones de las ecuaciones para la capacidad de carga por la posición del nivel de agua
Caso I
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Modificaciones de las ecuaciones para la capacidad de carga por la posición del nivel de agua
Caso II
''B
d
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Cuando el nivel esta localizado de modo que d >B el agua no tendrá efecto sobre la capacidad de carga ultima.
Caso III
Modificaciones de las ecuaciones para la capacidad de carga por la posición del nivel de agua
..
arg
SF
ncimentacioladeacdeultimacapacidad
Fs
q
admq
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Cimentaciones cargados excéntricamente
En varias situaciones como en el caso de muros de contención,las cimentaciones son sometidas a momentos además de lascargas verticales en tales casos la distribución de presiones porla cimentación sobre el suelo no es uniforme
La distribución de la presión nominal es:
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Cimentaciones cargados excéntricamente
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CALCULO DE CARGA ULTIMA QUE EL SUELO PUEDE SOPORTAR Y FACTOR DE SEGURIDAD CONTRA FALLA DE CAPACIDAD DE CARGA
Determinamos las dimensiones efectivas de la cimentación
B’ = Ancho Efectivo = B – 2eL’ = Largo Efectivo = L
Nota: que si la excentricidad es en dirección del largo de la cimentación, el valor de:
L’ = L – 2eB’ = B
La menor de las dos dimensiones es decir L’ y B’ es el ancho efectivo de la cimentación.
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NOTA: La excentricidad tiende ha disminuir la capacidad de carga de soporte sobre unacimentación, en tal caso se debe situar las columnas de la cimentación fuera del centro.Así se genera una cimentación cargada centralmente con presión uniformemente distribuida.
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CIMENTACIONES CONTINUAS
Cimentaciones superficiales: capacidad de carga última
Donde Kpγ = coeficiente de empuje pasivoLas variaciones de los factores de capacidad de carga definidos por las ecuaciones (3.4), (3.5) y (3.6) se dan en la tabla siguiente.
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FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA DE TERZAGHI
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MeyerhofCimentaciones superficiales: capacidad de carga última
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Z
A
P
A
T
A
S
Una zapata es una aplicación de la base de una columnao muro, tiene por objeto transmitir la carga al sub sueloa una presión adecuada a la capacidad portante del suelo.Las zapatas que soportan una sola columna se llamanindividuales o zapatas aisladas.Las zapatas que se construyen debajo de un muro sellaman zapatas corridas o zapatas continuas.
ZAPATAS
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Si la zapata soporta varias columnas se llama zapata combinadas.
* Por su morfología las zapatas pueden ser:
Z
A
P
A
T
A
S
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Por su forma en planta
Rectangulares Cuadrada Circular Poligonal
La elevación a la que se desplanta una zapata,depende del carácter del sub suelo de la carga quedebe soportar, del costo del cimiento.La excavación para una zapata de concretoreforzado debe de mantenerse seca para colocar elrefuerzo y sostenerlo en su posición correctamientras se vacía el concreto. En caso de existiragua será necesario efectuar el bombeocorrespondiente.
Z
A
P
A
T
A
S
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ZAPATAS COMBINADAS
Es aquella que recibe las cargas de varias columnas,en estos casos deberá tener una dimensión adecuadapara que su centro coincida con el de las cargas de lascolumnas bajo condiciones normales de manera que lapresión máxima debajo de la zapata no exceda de lacapacidad de carga del suelo.Los casos mas frecuentes de las zapatas combinadasson:Columna próximas, cuando dos columnas estánpróximas se da el caso de que sus zapatas detraslapen o queden muy próximas. Este caso se dageneralmente en escaleras y ascensores.Columnas medianeras, o de fachada, las zapatasquedan cargadas excéntricamente se diseña unazapata para 2 columnas o utilizando una vigacentradora que conecte las dos zapatas.
Z
A
P
A
T
A
S
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Dimensionamiento de las zapatas
El dimensionamiento preliminar de las zapatas seefectua en base a las cargas de gravedadpermanentes, sobre cargas cuidando que la presiónadmisible del suelo no sea sobrepasada.Para la determinación de los dimensiones seconsidera:
Las cargas trasmitidas por la columna El peso de la zapata El peso del suelo sobre ella La sobre carga del terreno
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A
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La capacidad portante neta o capacidad de carganeta, es la capacidad del terreno reducida por efectode la sobrecarga el peso del suelo y el peso de lazapata.
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