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8/17/2019 capacidad portante.ppt

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CONCEPTOS PRELIMINARES

Capacidad portante

En cimentaciones se denomina capacidad portante a lacapacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre

él. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión

media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no se

produzcan un fallo por cortante del suelo o un asentamiento

diferencial excesivo. Por tanto la capacidad portante admisible

debe estar basada en uno de los siguientes criterios funcionales:Si la función del terreno de cimentación es soportar una

determinada tensión independientemente de la deformación, la

capacidad portante se denominará carga de hundimiento.

Si lo que se busca es un equilibrio entre la tensión aplicada al

terreno y la deformación sufrida por éste, deberá calcularse la

capacidad portante a partir de criterios de asiento admisible. De manera análoga, la expresión capacidad portante se utiliza

en las demás ramas de la ingeniería para referir a la capacidad

de una estructura para soportar las cargas aplicadas sobre la

misma.


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Capacidad de carga a corto y a largo plazo

Las propiedades mecánicas de un terreno suelen diferir frente a

cargas que varían (casi) instantáneamente y cargas cuasi

permanentes. Esto se debe a que los terrenos son porosos, y estos poros pueden estar total o parcialmente saturados de agua. En general los

terrenos se comportan de manera más rígida frente a cargas de

variación cuasinstantánea ya que éstas aumentan la presión

intersticial, sin producir el desalojo de una cantidad apreciable de

agua. En cambio bajo cargas permanentes la diferencia de presión

intersticial entre diferentes partes del terreno produce el drenaje dealgunas zonas.


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Capacidad portante a corto plazo o no-drenada. En este caso se puede tomar y se puede despreciar el peso del terreno, pero debe tomarse como cohesión como la

resistencia al corte no drenada

Capacidad portante a largo plazo o drenada.

En este caso se toma la cohesión como resistencia al corte drenado, y debeconsiderarse las variables como función del ángulo de rozamiento interno

CAPACIDAD PORTANTE DE LOS SUELOS

CAPACIDAD DE CARGA LIMITE !

d ". Máxima presión que se puede

aplicar a la cimentación, sin que ésta penetre en el suelo.

CAPACIDAD DE CARGA ADMISI#LE !

ad$ ". Es la carga lmite

dividida entre un factor de seguridad. ! este esfuerzo se le llamacapacidad portante.

Terzaghi recomienda que FS no sea menor que 3.


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ES%UER&O NETO ! neta".Es el esfuerzo "til, que queda para la superestructura,

después de quitarle el esfuerzo que va a utilizar el peso delrelleno del suelo y la sobrecarga de piso#

! neto ' !ad$ ( ) * D+ ,-orecarga de pi-o

Dónde:$ % peso especfico &el relleno&f % 'rofundidad de cimentación(obrecarga de piso % )** +gm-


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PRESION DE CONTACTO !c". Es producida por la cargamuerta y viva de la superestructura, y act"a debao de la zapata,en el encuentro zapata/suelo.

En el diseño de cimentaciones, se busca que qc sea menor o igualaq netoECUACION DE MOHR-COULOMB.Mohr presentó en 01**, una teora sobre la ruptura de materiales,seg"n la cual, la falla de un suelo se presenta debido a lacombinación crtica de esfuerzos verticales y horizontales.


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EL ENSA/O DE CORTE DIRECTO

Es un ensayo de cortante. 2onsiste en aplicar esfuerzosverticales y horizontales, a tres muestras de suelo, ydeterminar el instante el instante de falla a cortante


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Diagrama de ruptura de Mohr.


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TIPOS DE %ALLA DE LOS SUELOS.

Los suelos fallan por cortante. Se han clasicado tres tipos defalla de los suelos, debao de las cimentaciones:

%ALLA POR CORTANTE GENERAL.Es s!bita " catastróca. Es caracter#stico de las arenascompactas. El suelo se hincha a ambos lados de lacimentación.

%ALLA POR PUN&ONAMIENTO

Se produce mo$imiento $ertical de la cimentación,mediante la compresión del suelo debao de ella. La roturadel suelo se produce por cortante alrededor de lacimentación. La supercie del suelo en torno al cimientocasi no se altera, por lo que no se obser$an mo$imientospre$ios a la rotura


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%ALLA POR CORTANTE LOCAL

Es un caso intermedio entre los casos 0 y -.(e produce hinchamiento y asentamiento del suelo. (e forma una

cu3a debao de la cimentación como en el caso 0, pero lassuper4cies de la falla no son completas.


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CAPACIDAD DE CARGA LIMITE !d"Es una caracteristica de cada sistema de suelo y no solo unacualidad intrinseca del suelo. 5os distintos de suelo di4eren encapacidad de carga, pero tambien ocurre que en un suelo especi4co

dicha capacidad vaia con el tipo,forma tama3o y profundidad delelemento de ciemntacion que aplica la presion, puede serdeterminado utilizandose una teoria en la cual se postula unmecanismo de falla y se determina la tension 6qu7 en terminos de laresistencia al corte del suelo movilizada en la falla y de lageometria del problema.El problema 2onsiste en encontrar el

esfuerzo 6qd 7 que produce la falla del suelo.


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(e conocen los siguientes datos# 8 % &f % 'rofundidad de desplante 6m7.9 % !ncho de la cimentación 6m7.5 % 5ongitud de la cimentación 6m7.

: % 'eso volumétrico del suelo 6+gm;7.2 % 2ohesión del suelo 6del ensayo de corte, +gcm-7< %!ngulo de fricción interna 6&el ensayo de corte7La -ol0ci1n.,=o es "nica. >arios investigadores han presentado soluciones peronosotros resolveremos por ?E@8!ABC#


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TEORIA DE TER&AG2I3El &r. ?erzaghi asume que el mecanismo de falla, está

formado por bloques, que act"an como cuerposrigidos, con movimientos diferentes.I, 2u3a que se mueve como cuerpo rgido haciaabao.II., 8ona de cortante radial de 'randtl, que empua ala zona CCC y trata de levantarla. !sume que 2& es

arco de espiral logartmica.III., 8ona de estado plástico pasivo de @an+ine. ?ratade resistir al levantamiento, con el peso del materialde la misma.

%ig. &.'. Mecanismo de falla, seg!n (er)aghi. Las )onas ** " *** Dcurren a ambos

lados de la zona C.


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5a E2!2CD= &E ?E@8!ABC

=c, =q, =$, se llaman, factores decapacidad de carga, debido a lacohesión, sobrecarga y al peso del

suelo. (us expresiones


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=c, =q, =$, se llaman, factores de capacidad de carga, debido ala cohesión, sobrecarga y al peso del suelo. (us expresiones


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+ara -c, --q, - las e/presiones son las mismas, pero ha" que cambiar 0 por 0- un 1ngulo tal que:

5os factores =c, =q,=$y, =Fc,=Fq, =Fy, se han graficado enfunción del ángulo de fricción interna del suelo 6G7#


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Cuando la falla es por corte general (N del SPT mayor o igual a 15):

Cuando la falla es por corte local, o punzonamiento (N del SPT MENOR A1!:

Dónde:

qd " Capacidad de carga limite en kg/m2.

c= cohesión del suelo en kg. /m2.

Z= profundidad de desplante de la cimentación en m.

B= ancho de la zapata (o dimensión menor de la zapata rectangularen m.

!= peso unitario del suelo en kg/m"

#c$ #%$ #! = factores de capacidad de carga. &e o'tienen de la figura siguiente. Dependen

solo del ngulo de fricción interna ).

c#," $%&'!(c)

*or e+emplo: Cuando )=2,.-.

De la grfica o'tenemos:


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ZAPATA CUADRADA O RECTANGULAR

Falla por corte general.

qd = ."cN c 0 ZN d 0 1.BN ................. 3 (B.

Corte local o punzonamiento.

Siendo la nomenclatura la misma del caso anterior


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HD@M5! 9!(C2! &E ?E@8B!AC

qu23c4qq45'67899

92DES*D;D SE3; DE 3;M+<323


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q2tan75AB40678eCtan0

c25q4'8cot0

9275q4'8tan0

q2

9h

5Df

8

9h2 peso especico

secoLa tabla muestra la$ariacion de losfactores de capacidadde carga procedentes

con los amgulos defriccion del suelo.


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La capacidad de carga admisible en una cimentacion es aquella quepuede aplicarse sin producir desperfectos en la estructura teniendo unmargen de seguridad dado por el coeciente de seguridadLa capacidad de carga depende del tipo de suelo 5gra$as, arenas,arcillas o combinaciones de ella8, de las caracteristicas de cimentacion

" de la estructura " del coeciente de seguridad adoptado.La teoria de ter)aghi es uno de los primeros esfuer)os por adaptar a lamecanica de suelos los resultados de la mecanica del medio continuo.La teoria de ter)aghi cubre el caso mas general de suelos concohesion-" friccion-" su impacto en la mecanica de suelos ha sidode tal trascendencia que aun ho" es posiblemente la teoria mas usada

para el calculo de capacidad de carga de los suelos en pro"ectospracticos. Especialmente en el caso de cimientos poco profundos.Es importante que la cimentacion se apo"e en suelos que no estensuetos cambios fuertes en su $olumen por $ariacion de la humedad5suelos colapsables, e/pansi$as, cohesi$as, etc8 de forma de nogenerar asentamientos no pre$istos.


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