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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


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




- 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




- 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




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




1. Profundidad adecuada

Evitar daños

2. Segura frente a la falla

Estabilidad de la cimentación

3. No Asentarse

Daños en la construcción




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




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)






Método de Bell

Método de Terzaghi

Método de Meyerhof







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




CURVA DE ESFUERZO – DEFORMACIÓN

S(deformación)

σ(esfuerzo)

ARENA SUELTA O

ARCILLA SENSIBLE

ARENA COMPACTA O

ARCILLA NO

SENSIBLE

Superficie de Falla Diferentes suelos






Método de Bell Método de Terzaghi

Método de Meyerhof







Método de Bell

Simple y conservador

Ampliado y modificado por Terzaghi

Actualmente no se usa

Didáctico




Método de Bell






Método de Bell

Método de Terzaghi Método de Meyerhof







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.




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




Método de Terzaghi Modelo de falla asumido:




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




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.




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




Método de Terzaghi Los Valores de Nγ, Nc y Nq :




Método de Terzaghi

Falla Local






Método de Bell

Método de Terzaghi

Método de Meyerhof







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.




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)




Método de Meyerhof






Método de Bell

Método de Terzaghi

Método de Meyerhof







•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




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´ .


CARGA





•Carga actuante excéntrica.

•Carga actuante vertical.



Influencia de la excentricidad de la Carga.


CARGA




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’


CARGA






•Carga vertical y carga horizontal actuantes .



Influencia de la inclinación de la carga.


CARGA




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


CARGA






•Carga vertical y carga horizontal actuantes.

•Estrato resistente por encima del nivel de la cimentación.


Influencia de la profundidad de la

cimentación en el estrato resistente.


CARGA




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.


CARGA






•Carga vertical y carga horizontal actuantes.


•Sobrecarga no uniforme a ambos lados de la cimentación.

Influencia de la inclinación del terreno.


CARGA




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.


CARGA






Método de Bell

Método de Terzaghi

Método de Meyerhof







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




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.




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