ejercicio cimentaciones

CIMENTACIONES

PROYECTO CAJON DE CIMENTACION

ING. ALVAREZ BAUTISTA GABRIEL

OSORIO MARTINEZ HERIBERTO

N° CUENTA:

40909278-7

FECHA DE ENTREGA

30 – ABRIL – 2013

PROYECTO DE CAJON DE CIMENTACION 30 de abril de 2013

INDICE

CIMENTACIONES COMPENSADAS (CAJON DE CIMENTACIÓN)...............................3

CONDICIONES ESTÁTICAS.............................................................................5

ESTADO LIMITE DE FALLA EN CONDICIONES ESTÁTICAS..............................................................7

REVISIÓN DEL ESTADO LIMITE DE FALLA EN CONDICIONES DINÁMICAS..................8

ESTADO LIMITE DE SERVICIO..............................................................................................11EVALUANDO EN UNA ESQUINA DEL TERRENO........................................................................12EVALUANDO EN EL CENTRO DEL TERRENO............................................................................13

FALLA DE FONDO POR CORTANTE.................................................................14

EXPANSIONES.......................................................................................... 15

ESTABILIDAD DE TALUDES...........................................................................17

EMPUJES SOBRE MUROS RÍGIDOS................................................................18

EMPUJE DEBIDO AL SUELO (ES)........................................................................................18EMPUJE DEBIDO AL AGUA (EW)..........................................................................................19EMPUJE DEBIDO A LA SOBRECARGA (ESC).............................................................................19EMPUJE DEBIDO AL SISMO (ESIS)........................................................................................20

FALLA POR FLOTACION...............................................................................22

FALLA POR SUBPRESION.............................................................................23

ANEXO I..................................................................................................24

ANEXO II.................................................................................................25

ANEXO III................................................................................................26

| OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 2


CIMENTACIONES COMPENSADAS (CAJON DE CIMENTACIÓN)El concepto de cimentación compensada esta relacionado directamente con el peso transmitido al suelo, de una manera adecuada, esto es:W E>W S ;ParcialmenteCompensada≫W n>0

W E=W S ;TotalmenteCompensada≫W n=0

W E<W S ;SobreCompensada≫W n<0

EJEMPLO



Nota: cargas vivas máximas o gravitacionales no están factorizadasÁrea = 23m x 51.4m = 1182.20 m2

Sumatoria de Cargas Q = 6140 TonPeso de la estructuraW E=

6140Ton

1182.20m2=5.194

Ton

m2≅ 5.2

Ton

m2

Calculando carga máximaWmáx=5.2

Ton

m2

Wmáx=5.2 x1182.20=6140Ton

Por reglamento, las condiciones de carga son afectadas por un factor igual a 0.95W inst=5.2 x0.95=4.94

Ton

m2

W inst=6140 x 0.95=5833Ton

Las condiciones medias se toman como el 0.9 de la carga máximaWmedia=5.2 x 0.9=4.68

Ton

m2

Wmedia=6140 x 0.9=5526Ton

Carga neta transmitida al sueloW E−W S=W n



4.68Ton

m2−2.7

Ton

m2=1.98

Ton

m2

Zona de lago

W s=γDf=1.5Ton

m3x1.8m=2.7

Ton

m2

∑ QFc

A<R FR

Carga de la Estructura Resistencia del sueloCONDICIONES ESTÁTICASF.S.= 1.46140x 1.4

1182.2=7.27

Ton

m2



Nota: Pc nunca puede ser menor que PoPara mejor vista de la estratigrafía, remitirse a anexos finales.



γ=1.5Ton

m33.3=2.2mx 1.5

Ton

m3

γ=1.35Ton

m3

1.44.7

=2.8mx (1.5−1 )

γ=1.5Ton

m3

0.875.57

=2.5mx (1.35−1 )

γ=1.15Ton

m3

0.255.82

=0.5mx (1.5−1 )

γ=1.25Ton

m3

0.66.42

=4mx (1.15−1 )

γ=1.4Ton

m3

0.6257.045

=2.5mx (1.25−1 )

γ=1.3Ton

m3

1.28.245

=3m x (1.4−1 )

γ=1.4Ton

m3

1.29.445

=4mx (1.3−1 )

110.421

=2.5mx (1.4−1 )



Calculando DfW E−W S=W n

W E=W S ;W n=0

W s=γDf

4.68Ton

m2=1.5

Ton

m3Df

Df=4.68

Ton

m2

1.5Tonm3

=3.12m≈3.15m (Cajón completamente compensado)

Estado limite de falla en condiciones estáticas

∑ QFc

A<R FR

Capacidad de carga del suelo7.27

Ton

m2 =(6140Ton)(1.4 )

1182.20m2 <¿ R FR=16.24Ton

m2

Media de la cohesión

c=

(1.85m)(4Ton

m2 )+ (2.5m )(3Ton

m2 )+(0.5m )(2 Tonm2 )+(4m )(1.75

Ton

m2 )+(2.5m )(2.5

Ton

m2 )+(3m )(3.5

Ton

m2 )

+( 4m )(2.5Tonm2 )+ (2.5m )(4

Tonm2 )

20.85m=2.85

Ton

m2



Nc=5.14(1+0.2DfB )(1+0.2

BL)

Nc=5.14(1+0.23.1523 )(1+0.2

2351.4 )=5.75

PV=γDf=(1.5Ton

m3 ) (3.15m )=4.73Ton

m2

Qa=cNc F R+PV

Qa=(2.86Ton

m2 ) (5.75 ) (0.7 )+4.73Ton

m2 =16.24Ton

m2

REVISIÓN DEL ESTADO LIMITE DE FALLA EN CONDICIONES DINÁMICAS

W T FC−W S<ARq1 FR[1−0.12 FC a0bγ

F R cg ]W T : cargatotal de la estructura enla condiciónanalizada

W T=5833Ton

FC=1.1

W S=γDf=(1.5Ton

m3 ) (3.15m )=4.725Ton

m2

AT=1182.20m2

4.725Ton

m2x1182.20m2=5585.89Ton

W T FC−W S<¿

(5833Ton ) (1.1 )−5585.89Ton

6416.3Ton−5585.89Ton<¿

830.30Ton<¿Zona IIIb ; Csis = 0.45FC : factor decarga en lacondición analizada

W S: peso del suelo desalojado por laexcavaciónque alojarael cajónde cimentación



AR :el área reducidade lalosa de cimentación paratomar en cuentael

momento de volteodebido al sismo

AR= (B−2e ) L

e : excentricidad ,dada por la siguiente relación

e=MV

W T

MV=0.8( 23HT) (W T )(C sis

Q )HT=(6 x2.8m )+(3.16m )+(1.5m )=21.45m

W T=5833Ton

C sis=0.45

Q=2



MV=0.8( 23x 21.45m) (5833Ton )( 0.45

2 )=15014.142T∗m

e=MV

W T

=5014.142T∗m5833Ton

=2.574m≈2.57m

AR= (B−2e ) L=[23m−(2 x2.57m ) ] x51.4m=918m2

q1:cargaúltimadel suelo de apoyode la cimentación

c=2.86Ton

m2; Nc=5.75

q1=cNc=(2.86Ton

m2 ) (5.75 )=16.44Ton

m2

FC=1.1 ; FR=0.7

c: cohesión media del suelo a lo largo de la superficie potencial de fallaNc: coeficiente de capacidad de cargaa0: aceleración horizontal máxima del terreno, según el R.C. y es igual al Csis x g, y afectada por un factor de ductilidada0=

C sisx g

Q=

(0.45 )(9.81m

s2 )2

=2.21ms2

b: será el valor mínimo de las siguientes:b = (d, 1.2h, 20m)d: es el ancho del área reducida de la losa de cimentaciónd: B’: ancho del área reducida: B – 2ed=23m−2 (2.57m)=17.86m

h: profundidad desde el nivel de desplante de la losa de cimentación hasta la capa dura más próximah=30m−3.15m=26.86m

1.2h=(1.2 ) (26.85m )=32.22m



b=(17.86m ,32.22m ,20m )

γ : peso volumé trico mediodel suelo

a partir del nivelde desplante y hasta

una profundidad b abajode él .b=23m

γm=

(1.85m )(1.5Ton

m3 )+(2.5m )(1.35Ton

m3 )+ (0.5m )(1.5

Ton

m3 )+(4m )(1.15Ton

m3 )+(2.5m )(1.25

Ton

m3 )+(3m )(1.4

Ton

m3 )

+ (4m )(1.3Tonm3 )+ (2.5m )(1.4

Tonm3 )

20.85m=1.31

Ton

m3

FR=factor de reducciónde la resistencia

c=cohesión=2.86Ton

m2

g=9.81m

seg2

ARq1 FR[1−0.12FC a0b γ

FR c g ]

(918m2 )(16.44Ton

m2 ) (0.7 )[1− (0.12 ) (1.1 )(2.21ms2 ) (17.86m )(1.31

Tonm3 )

(0.7 )(2.86Ton

m2 )(9.81m

s2 ) ]¿6892.97Ton

W T FC−W S<ARq1 FR[1−0.12 FC a0bγ

F R cg ];830.30<6892.97Ton



Estado limite de servicio

∆ H= ∆e1+e0

H

Df=3.15mW n=0.5

Ton

m2

ESTRATO Im nxz=51.4

5.93=8.67

yz= 23

5.93=3.88

W n=W

W n=W=0.5Ton

m2

σ=WW 0

∆ p=(0.5Ton

m2 ) (0.245 )=0.123

∆ p=(0.5Ton

m2 ) (0.225 )=0.113

Evaluando en una esquina del terrenoESTRATO H(m) P*M Po e0


ESTRATO IIm nxz= 51.4

14.85=3.46

yz= 23

14.85=1.55

W 0 m N0.245 8.67 3.880.225 3.46 1.55Con estos valores se entra a la gráfica de Boussinesq(Ver anexos al final)


(Tonm2

)I3.15 – 15.0 11.85 9.08 6.0 10.82II15.0 – 21.0 6.00 18.0 8.5 1.358∆ p

(Tonm2

)

P1=P0+∆ p

(Tonm2

)

e1 ∆ e=e0−e1 ∆ H(m)0.123 6.123 10.79 0.03 0.03 m0.113 8.613 1.357 0.001 0.0025 m

Σ=0.0325mΔH=3.25cm

ΔH 1=0.03

1+10.82(11.85 )=0.03m

ΔH 2=0.001

1+1.358(6 )=0.0025m

Se multiplica por cuatro, ya que se dividió el área∴σ=4WW 0ESTRATO Im nxz=25.7

5.95yz=11.5

5.95

Evaluando en el centro del terrenoESTRATO H(m) P*M Po e0


ESTRATO IIm nxz= 25.7

14.85yz= 11.5

14.85

ESTRATO W 0 W 01 m nI 0.245 0.478 8.67 3.88II 0.225 0.35 3.46 1.55Con estos valores se entra a la gráfica de Boussinesq(Ver anexos al final)


(Tonm2

)I3.15 – 15.0 11.85 9.08 6.0 10.82II15.0 – 21.0 6.00 18.0 8.5 1.358∆ p

(Tonm2

)

P1=P0+∆ p

(Tonm2

)

e1 ∆ e=e0−e1 ∆ H(m)0.478 6.478 10.72 0.10 0.100.350 8.850 1.357 0.001 0.0021

Σ=0.1025mΔH=10.25cm

ΔH 1=0.10

1+10.82(11.85 )=0.1m; ΔH 2=

0.0011+1.358

(6 )=0.0025m

Asentamiento diferencial10.25cm−3.25cm=7cm<15cm(RCDF ,asentamiento encolindancia)

FALLA DE FONDO POR CORTANTE

Pv Pc+q Fc' <c N cF R



PV : pre sión vertical total actuando enel suelo a la profundidad de excavación ,

enTon

m2;PV=γDf

FC: factor de carga a dimensional e igual a 1.4q: sobre carga superficial, 1.5 (patio, vía publica), 1 Ton

nivel(edificios )

FC' : factor de carga a dimensional e igual a 1

c: cohesión del material que subyace a la excavaciónNC: coeficiente de capacidad de cargaNC=5.14 (1+0.2

DfB )(1+0.2

BL )

FR: factor de reducción de resistencia, igual a 0.7Df= 3.15mPV=(1.5

Ton

m3 ) (3.15m )=4.73Ton

m2

FC=1.4FC' =1

q=2 Tonm2

c=2.86 Tonm2



NC=5.14 (1+0.23.1523 )(1+0.2

2351.4 )=5.75

(4.73Ton

m2 ) (1.4 )+(2Ton

m2 )(1 )<(2.86Ton

m2 ) (5.75 ) (0.7 )

8.62Ton

m2<11.51

Ton

m2

(Revisión por falla de cortante)Nota: cuando no se satisface la desigualdad, la excavación se hace por etapas o por partes

EXPANSIONES

δ=qBE

[ (1−μ2 ) F1+(1−μ−2 μ2 ) F2 ]

F1 y F2 ; L/B y Z/B



q=γDf+q=(1.5Ton

m3 ) (3.15m )+2Ton

m2 =6.73Ton

m2

ZB

ZB

ZB

ZB

1.8523

4.3523

8.8523

11.85230.8 0.19 0.38 0.52F1 0.01 0.02 0.035 0.04

F2 0.01 0.05 0.06 0.07Con estos valores se entra a la gráfica de Steinbrenner (Ver anexos al final)δ=qB

E [ (1−μ12)F11+(1−μ1−2 μ1

2 )F21]+ qBE {[(1−μ22 )F12+(1−μ2−2μ2

2)F22 ]−[ (1−μ22 )F11+(1−μ2−2 μ2

2 )F21 ]}+ qBE {[(1−μ32 )F13+(1−μ3−2μ3

2)F23 ]−[ (1−μ32)F12+ (1−μ3−2μ3

2)F22 ]}+ qBE {[(1−μ42 )F14+(1−μ4−2μ4

2 )F24 ]−[(1−μ42 )F13+(1−μ4−2μ4

2 )F23 ]}

δ=(6.73 ) (23 )

950[ (1−0.452 ) 0.01+(1−0.45−2 ( 0.452 ))0.01 ]+ (6.73 ) (23 )

650{[ ( 1−0.52 ) 0.02+(1−0.5−2 ( 0.52 ))0.05 ]−[ (1−0.52 ) 0.01+(1−0.5−2 (0.52 ))0.01 ]}+ (6.73 ) (23 )

550{[ (1−0.52 ) 0.035+(1−0.5−2 ( 0.52 ))0.04 ]−[ (1−0.52) 0.02+(1−0.5−2 ( 0.52 ))0.05 ]}+ (6.73 ) (23 )

700{[ (1−0.52) 0.04+(1−0.5−2 (0.52 ))0.07 ]−[(1−0.52 ) 0.035+(1−0.5−2 ( 0.52 ))0.04 ]}

δ=(1.5363 x 10−3 )+(1.785 x10−3 )+(3.1613 x10−3 )+(8.2875 x10−4 )

δ=7.311 x 10−3m=.0073m=0.73cm

EMPUJES SOBRE MUROS RÍGIDOSEW: empuje debido al aguaES: empuje debido al sueloESC: empuje debido a sobrecarga | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 18


ESIS: empuje debido al sismoET: empuje totalET=ES+ESC+ESIS+EW

ESTABILIDAD DE TALUDES (para taludes menores a 4m)FC γH+q<μqNCf c FR

μq→qγQ

≫ β

FC : factor decarga iguala1.4

γ : peso volumetrico ,1.5Ton

m3

H: altura del talud, 3.15m | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 19


q: 1.5Ton

m2(minimo por reglamento )

q: 2Tonm2

( consideradoenejemplo )

FR : factor dereduccioniguala0.7

μq : factor dereducciondebido a la sobr ecarga

NCf : numerode estabilidadque depende del angulodel talud

2(1.5 ) (3.15 )

=0.42→μq

Como el talud es recto el ángulo será de 90, entoncesB=90 ° ;coneste valor de B y e l de μq ,

seentra a la graficay se obtieneunanueva μq

λC∅=γHtan∅

c=

(1.5 ) (3.15 ) tan2 °4

=0.04

con el valor de λC∅=0.04, se entra a la grafica y se obtiene NCfpor lo tanto NCf=3.9

FC γ H+q<μqN Cf c F R

(1.4 )(1.5Ton

m3 ) (3.15m )+2Ton

m2 <(0.795)(3.9)(4Ton

m2 )(0.7)

8.61Ton

m2<8.68

Ton

m2

EMPUJES SOBRE MUROS RÍGIDOS

Empuje debido al suelo (E¿¿ S)¿K0: 0.4 corto plazoK0: 0.6 largo plazoES=(1.5

Ton

m3 ) (3.15m) (0.6 )=2.835Ton

m2

Empuje debido al agua (EW)NAF=2.20m | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 20


H '=3.15m−2.20m=0.95m

EW=γmH'=(0.95m )(1 Tonm3 )=0.95

Ton

m2

Empuje debido a la sobrecarga (ESC)

Se toma la condición mas criticaq=2

Ton

m2

m n W0Z=0m xz=∝ y

z=∝ 0.250Z=3.15m 25.7

3.15=8.16

233.15

=7.3 0.248 | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 21


Con los valores de m y n, se entra a la grafica de Boussinesq, para obtener los valores de W0 (Ver anexos al final)ESC=σ=WW 0 K0=(2 ) (2 ) (0.250 ) (0.6 )=0.6

ESC=σ=WW 0 K0=(2 ) (2 ) (0.248 ) (0.6 )=0.59

Empuje debido al sismo (ESIS)

ESIS=WCSIS

QH

W=A xe x γ

W=( 3.15mx 3.15m2

x1m)(1.5Ton

m3 )=7.49Ton

ESIS=(7.44Ton )(0.32

2 )3.15m

=0.38Tonm

ET=ES+EW+ESC❑+ESIS



ET=0.38+0.59+0.95+2.835=4.755

Finalmente graficando queda:



FALLA POR FLOTACIONΣQAFC>H γW

ΣQA

=(CV +CM ) ;con valorminimo probable

FC : factor decarga igual a0.9

H :alturamáximaestimada del nivel freatico medidaa partir del desplante

ΣQA

=4.68 x 0.9=4.21Ton

m3

H=3.15 – 2.2 = 0.95m4.21

Ton

m2 >(0.95 )(1 Tonm3 )

4.21Ton

m2>0.95

Ton

m2=≫O. K .



FALLA POR SUBPRESION

FS= γHγW H

FS : factor de seguridad

γ : peso volumetrico del suelo

H :espesor del estratodel suelo ¿¿ el fondo de laexcavación y el estrato

permeable

γW : pesovolumetrico del agua

h : longitud comprendida ¿¿ la posicióndel nivelde aguas freat icas y el

estrato permeable o cargahidraulica del estrato permeable , el queresulte

menor

FS= γHγW h

=(1.5

Ton

m3 )(3.15m )

(1 Tonm3 ) (2.85m )=

4.725Ton

m2

2.85Tonm2

=¿

¿1.657≅ 1.66∧1.2minimo=≫O .K .



ANEXO I

Gráfica de Boussinesq | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 28


ANEXO II

Gráfica de Boussinesq | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 29


ANEXO III

Gráfica de Steinbrenner | OSORIO MARTINEZ HERIBERTO 30

ejercicio cimentaciones

Documents

cajon de cimentacin

grfica de boussinesq

osorio martinez heriberto

factor de carga

la sobrecarga

empuje debido

se entra

estrato ii