FACULTAD DE

INGENIERIA CVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO

ANTÚNEZ DE MAYOLO”

INFORME N°4 CAPACIDAD ADMISIBLE

CURSO :

Ingeniería de Cimentaciones DOCENTE :

MSc. Ing. Elio Milla Vergara

INTEGRANTES: Moreno Pineda Carlos. Prudencio Jamanca Miguel. Ramirez Viera Lyla Tarazona Orellano Paola. Vino Torres Yoselin.

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CAPACIDAD ADMISIBLE

I. INTRODUCCCIÓN El presente informe se realizó con la finalidad de poder conocer la

capacidad admisible del suelo lo cual nos ayudara a conocer y

observar la máxima carga que puede soportar un suelo antes de que

falle para una determinada cimentación.

La capacidad de carga de un suelo, se puede definir como el estado límite de falla de un suelo en una cimentación. De acuerdo a los reglamentos de construcción el estado límite de falla se entiende, por la situación que corresponde al agotamiento de la capacidad de carga del terreno de cimentación o al hecho de que ocurran daños irreversibles que afecten significativamente la resistencia del suelo ante nuevas aplicaciones de carga. Toda edificación debe contar con un sistema estructural que permita el flujo adecuado de las fuerzas que generan las distintas acciones de diseño, para que dichas fuerzas puedan ser transmitidas de manera continua y eficiente hasta la cimentación. Debe contar además con una cimentación que garantice la correcta transmisión de dichas fuerzas al subsuelo.

Toda estructura y cada una de sus partes deben diseñarse para tener seguridad adecuada contra la aparición de todo estado límite de falla posible ante las combinaciones de acciones más desfavorables que puedan presentarse durante su vida esperada.

En este informe para poder hallar la capacidad de carga del suelo se

procedió a aplicar tres métodos. También se procedió a analizar el

asentamiento total y diferencial del suelo para las condiciones de

suelo estratificado y poder darle alternativas de cimentación.

Los alumnos.

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CAPACIDAD ADMISIBLE

II. OBJETIVOS

2.1 Hallar la capacidad admisible lo cual se debe realizar por tres

métodos.

2.2 Hallar el asentamiento admisible de la estructura

2.3 Hallar el asentamiento total y diferencial del suelo

2.4 Considerar alternativas de solución.

III. MARCO TEÓRICO

CAPACIDAD DE CARGA

Es la máxima presión que la cimentación puede transmitir al terreno sin que ocurran asentamientos excesivos (Mayores que el admisible) ni el Factor de Seguridad por falla por corte sea menor que un cierto valor mínimo. La presión admisible qa a ser usado en el diseño se basa en el mínimo de:

a) Limitar el asentamiento a una cantidad tolerable b) La capacidad de carga última que considera la resistencia del suelo.

Teorías de capacidad de carga

Toda edificación se soportará por medio de una cimentación que cumpla con los requisitos relativos al diseño y construcción que se establecen en las Normas. Las edificaciones no podrán en ningún caso desplantarse sobre Tierra vegetal, suelos o rellenos sueltos o desechos. Sólo será aceptable cimentar sobre terreno natural firme o rellenos artificiales que no incluyan materiales degradables y hayan sido adecuadamente compactados. Las teorías para la determinación de la capacidad carga establecen modelos para el diseño de cimientos sobre suelos en estado natural, y aplicables a rellenos artificiales con un correcto control de calidad

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Existen diferentes Tetorías para determinar la capacidad de carga de un suelo, Prandtl, Hill, Terzaghi, Skempton, Meyerhof, etc., todas en función de las propiedades y características del suelo; así como también en función de las características de la cimentación.

ASENTAMIENTOS EN LOS SUELOS

Según Terzaghi; el asentamiento diferencial es el 75% del asentamiento total

Sd = 0.75 ST El asentamiento total es:

ST = Si + Scp +Scs.

Donde: ST = Asentamiento Total Si = Asentamiento Inmediato Scp = Asentamiento por Consolidación Primaria Scs = Asentamiento por Consolidación Secundaria

En arenas, gravas, arcillas duras y suelos no saturados en general:

ST = Si.

En arcillas saturadas: ST = Scp.

En suelos de gran deformabilidad como turbas y otros ST = Scp

+Scs.

Asentamiento inmediato simplificado

Donde: Si = Asentamiento probable (cm)

= Relación de Poisson (-)

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Es = Módulo de Elasticidad (Ton/m2) If = Factor de Forma (cm/m) q = Presión de Trabajo (Ton/m2) B = Ancho de la cimentación (m)

Asentamiento por consolidación primaria Caso A: Arcillas Normalmente Consolidadas

Caso B: Arcillas Pre Consolidadas

Caso C: Arcillas Pre Consolidadas

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Donde:

’prom = Incremento promedio de la presión efectiva sobre el estrato de arcilla causado por la construcción de la cimentación

= Presión de Preconsolidación Scp = Asentamiento por consolidación primaria

= Presión efectiva promedio sobre el estrato de arcilla antes de la construcción de la cimentación

= relación de vacíos inicial del estrato de arcilla Cc = Índice de compresibilidad Cs = Índice de expansibilidad Hc = espesor del estrato de arcilla

Los cuales se puede calcular por:

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Asentamientos por consolidación secundaria El índice de compresión secundaria se define de la figura

La magnitud de la consolidación secundaria se calcula con:

Dónde:

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CAPACIDAD ADMISIBLE

IV. RESULTADOS CONCIDERACIONES. Profundidad de las calicatas y espesor de los estratos.

Calicata N°1

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Calicata N°2

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Para los cálculos: Se realizó el análisis de los cimientos de las columnas 2 y 4. El cimiento para la columna 2 fue trabajado con las propiedades del suelo de la calicata 1. El cimiento para la columna 4 fue trabajado con las propiedades del suelo de la calicata 2.

4.1. Calculo de la capacidad admisible por corte.

Para la columna N° 2:

MEYERHOF

Calculo de los valores de las medidas de nuestra zapata y

profundidad de desplante (B, L, Df):

Para cargas verticales:

0.5γB´N S d

Donde:

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Calculo del qAPLICADO :

qAPLICADO = Q/ (B*L)

Q: Carga total sobre la cimentación.

B: Ancho de la cimentación.

L: largo de la cimentación.

Calculo del factor de seguridad:

F.S. = qULTIMO / qAPLICADO

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Datos obtenidos de los ensayos realizados a nuestro suelo:

C 10.94 Kpa

φ 30.88°

Kp 3.1088

ϒ1 14.74Kn/m3

ϒ2 15.25Kn/m3

h1 0.6m

h2 0.9m

Iterando valores para B, L, Df: (para saber si nuestros valores asumidos

son los correctos el valor del factor de seguridad debe de ser igual o

mayor a 3):

1° iteración :

B= 1

L= 1

Df= 1.5

Reemplazando valores:

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.52895499

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.2644775

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 22.569

CV 9.933KN

CM 198.5265KN

CS 55.5892 KN

Q 264.0487KN

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CAPACIDAD ADMISIBLE

q ult=

1408.67716

KPa

q aplic=

264.0487

KPa

F.S.= 5.33491421

Como se puede observar el valor del factor de seguridad alto.

2° iteración : B= 0.9

L= 0.9

Df= 1.5

Reemplazando valores:

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.58772777

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.29386389

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 22.569

q ult=

1390.58472

KPa

q aplic=

325.986049

KPa

F.S.= 4.26577984

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Este nuevo valor del factor de seguridad es aceptable pero ser mejorado.

3° iteración :

B= 0.8

L= 0.8

Df= 1.5

Reemplazando valores:

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.66119374

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.33059687

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 22.569

q ult=

1372.51432

KPa

q aplic=

412.576094

KPa

F.S.= 3.32669376

Este valor es aceptable para el factor de seguridad:

Este valor es el adecuado para nuestra cimentación

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Entonces diremos que para nuestra primera zapata los valores serán:

B= 0.8

L= 0.8

Df= 1.5

q ult=

1322.37623

KPa

q aplic=

404.771152

KPa

F.S.= 3.26697252

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CAPACIDAD ADMISIBLE

HANSEN

Columna 2 Cálculo de Capacidad de Carga (HANSEN)

γ1 = 14.74

h1 = 0.60

γ2 = 15.25

h2 = 0.90

φ = 30.88

Df = 1.50

B = 1.00 L = 1.00

k >>>> 0.67

c = 0.1115 kg/cm2 = 10.94Kpa

c = 10.94 q = 22.57 γ = 15.25

Nc = 32.35 Nq = 20.35 B' = 1.00

Sc = 1.63 Sq = 1.51 Nγ = 17.36

Carga Muerta 20237.16 kg

dc = 1.27 dq = 1.19 Sγ = 0.60

Carga Viva 1012.54 kg

ic = 1.00 iq = 1.00 dγ = 1.00

Carga Sismo 5666.59 kg

gc = 1.00 gq = 1.00 iγ = 1.00

bc = 1.00 bq = 1.00 gγ = 1.00

bγ = 1.00

qult = 731.06 + 826.86 + 79.40 = 1637314.58 N/m2

Q edificio = 264048.77 N

q aplic. = 264048.77 N/m2

q ult. / q aplic. = 6.20 (F.S. >3) OK !

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CAPACIDAD ADMISIBLE

VESIC

Columna 2 Cálculo de Capacidad de Carga (Vesic)

γ1 = 14.74

h1 = 0.60

γ2 = 15.25

h2 = 0.90

φ = 30.88

Df = 1.50

B = 1.00 L = 1.00

k >>>> 0.67

c = 0.1115 kg/cm2 = 10.94Kpa

c = 10.94 q = 22.57 γ = 15.25

Nc = 32.35

Nq = 20.35 B' = 1.00

Sc = 1.63

Sq = 1.60

Nγ = 25.53

Carga Muerta 20237.16 kg

dc = 1.27

dq = 1.19 Sγ = 0.60

Carga Viva 1012.54 kg

ic = 1.00 iq = 1.00 dγ = 1.00

Carga Sismo 5666.59 kg

gc = 1.00

gq = 1.00 iγ = 1.00

bc = 1.00

bq = 1.00 gγ = 1.00

bγ = 1.00

qult = 731.06 + 873.18 + 116.81 = 1721045.48 N/m2

Q edificio = 264048.77 N

q aplic. = 264048.77 N/m2

q ult. / q aplic. = 6.52

(F.S. >3) OK !

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Para la columna N° 4:

MEYERHOF

Datos obtenidos de los ensayos realizados a nuestro suelo:

C 10.94 Kpa

φ 30.88°

Kp 3.1088

ϒ1 15.12Kn/m3

ϒ2 14.19Kn/m3

h1 0.75m

h2 0.65m

Iterando valores para B, L, Df: ( para saber si nuestros valores

asumidos son los correctos el valor del factor de seguridad debe de

ser igual o mayor a 3):

1° iteración :

B= 1.5m

L= 1.5m

Df= 1.5m

Reemplazando valores:

CV

13.1257

KN

CM

245.7148

KN

CS

69.0241

KN

Q

327.8646

KN

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.35263666

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.17631833

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 20.5635

q ult= 1423.525Kpa

q aplic= 145.717615KPa

F.S.= 9.76906604

Como se puede observar el valor del factor de seguridad es muy alto.

2° iteración :

B= 1m

L= 1m

Df= 1m

Reemplazando valores:

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.35263666

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.17631833

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CAPACIDAD ADMISIBLE

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 20.5635

q ult=

1324.0267

Kpa

q aplic=

327.864633

Kpa

F.S.= 4.0383334

Este nuevo valor del factor de seguridad es aceptable pero ser mejorado.

3° iteración :

B= 0.8m

L= 0.8m

Df= 1m

Reemplazando valores:

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.44079583

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.22039791

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 20.5635

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CAPACIDAD ADMISIBLE

q ult=

1290.32514

Kpa

q aplic=

512.28849

Kpa

F.S.= 2.51874708

Este valor no es aceptable para el factor de seguridad:

4° iteración :

B= 0.9

L= 0.9

Df= 1.5

Reemplazando valores:

Nq= 20.3474798 Sc= 1.62176308 dc= 1.58772777

Nc= 32.3529063 Sq=Sϒ= 1.31088154 dq=dϒ= 1.29386389

Nϒ= 18.188838 Ǭ= 20.5635

q ult= 1322.37623

q aplic= 404.771152

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CAPACIDAD ADMISIBLE

F.S.= 3.26697252

Este valor es el adecuado para nuestra cimentación

Entonces diremos que para nuestra primera zapata los valores serán:

B= 0.9

L= 0.9

Df= 1.5

q ult= 1322.37623

q aplic= 404.771152

F.S.= 3.26697252

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CAPACIDAD ADMISIBLE

HANSEN

Columna 4 Cálculo de Capacidad de Carga (HANSEN)

γ1 = 15.12

h1 = 0.75

γ2 = 14.19

h2 = 0.65

φ = 30.88

Df = 1.50

B = 1.00 L = 1.00

k >>>> 0.67

c = 0.1115 kg/cm2 = 10.94Kpa

c = 10.94 q = 20.56 γ = 14.19

Nc = 32.35 Nq = 20.35 B' = 1.00

Sc = 1.63 Sq = 1.51 Nγ = 17.36

Carga Muerta 25047.38 kg

dc = 1.27 dq = 1.19 Sγ = 0.60

Carga Viva 1337.99 kg

ic = 1.00 iq = 1.00 dγ = 1.00

Carga Sismo 7036.10 kg

gc = 1.00 gq = 1.00 iγ = 1.00

bc = 1.00 bq = 1.00 gγ = 1.00

bγ = 1.00

qult = 731.06 + 753.38 + 73.88 = 1558320.43 N/m2

Q edificio = 327864.61 N

q aplic. = 327864.61 N/m2

q ult. / q aplic. = 4.75 (F.S. >3) OK !

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CAPACIDAD ADMISIBLE

VESIC

Columna 4 Cálculo de Capacidad de Carga (Vesic)

γ1 = 15.12

h1 = 0.75

γ2 = 14.19

h2 = 0.65

φ = 30.88

Df = 1.50

B = 1.00 L = 1.00

k >>>> 0.67

c = 0.1115 kg/cm2 = 10.94Kpa

c = 10.94 q = 20.56 γ = 14.19

Nc = 32.35 Nq = 20.35 B' = 1.00

Sc = 1.63 Sq = 1.60 Nγ = 25.53

Carga Muerta 25047.38 kg

dc = 1.27 dq = 1.19 Sγ = 0.60

Carga Viva 1337.99 kg

ic = 1.00 iq = 1.00 dγ = 1.00

Carga Sismo 7036.10 kg

gc = 1.00 gq = 1.00 iγ = 1.00

bc = 1.00 bq = 1.00 gγ = 1.00

bγ = 1.00

qult = 731.06 + 795.59 + 108.69 = 1635334.92 N/m2

Q edificio = 327864.61 N

q aplic. = 327864.61 N/m2

q ult. / q aplic. = 4.99 (F.S. >3) OK !

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CAPACIDAD ADMISIBLE

4.2. Calculo del asentamiento admisible de la estructura.

Asentamiento Admisible

Distorsión Angular α = δ/L

Se efectuará un análisis del asentamiento admisible en las dos columnas centrales, más

críticas de la estructura

Longitud entre

columnas

L = 2.50 m

Según la Norma E-050 δ/L = 1/250

Límite en el que se debe

esperar daño estructural en

edificios convencionales

δ/L = 1/250

De donde calculamos δ = 1.6 cm

( Asentamiento Admisible)

25

CAPACIDAD ADMISIBLE

4.3. Calculo del asentamiento total y diferencial del suelo.

Calculo del asentamiento total:

Sabemos que:

Pero en nuestro caso nuestro suelo es grava por lo tanto:

Utilizando la Teoría Elástica Simplificada:

26

CAPACIDAD ADMISIBLE

Para la columna N° 2:

q=

41.26108

(Tn/m2) calculo anterior

B= 0.8m calculo anterior

µ= 0.15 grano grueso

If= 112 (cm/m)

zapata cuadrada

(centro)

Es= 12000 (Tn/m2) grava (promedio)

Si=

0.301

cm

27

CAPACIDAD ADMISIBLE

Para la columna N° 4:

Reemplazando valores:

Si=

0.339

cm.

V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS VI. CONCLUSIONES

VII. RECOMENDACIONES

VIII. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

q=

41.261(Tn/m2) calculo anterior

B= 0.9m calculo anterior

µ= 0.15 grano grueso

If= 112 (cm/m)

zapata cuadrada

(centro)

Es= 12000 (Tn/m2) grava (promedio)

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CAPACIDAD ADMISIBLE