1-diseño de cimentaciones por estabilidad(18 al 35)

5/24/2018 1-Dise o de Cimentaciones Por Estabilidad(18 Al 35)

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METODOLOGA DE DISEO DECIMENTACIONES POR ESTABILIDAD

INGENIERAGEOTCNICA

Prof.: Ing. Wilfredo Gutirrez Lazares


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DISEO DE CIMENTACIONES POR ESTABILIDAD

Influencia del nivel fretico en la capacidad de carga

Anlisis de cimentaciones en bases estratigrficas

Mtodo Grfico analtico para el clculo de lacapacidad de carga

Diseo por estados lmites. 1 Estado Lmite

Diseo por factor de seguridad global. Criterio deestabilidad

Diseo de tensiones admisibles

CONTENIDO


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Influencia del nivel freInfluencia del nivel fretico en la capacidad detico en la capacidad decargacarga


Mtodo Grfico analtico para el clculo de lacapacidad de carga



Diseo de tensiones admisible

CONTENIDO


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Influencia del nivel freInfluencia del nivel fretico en la capacidad de cargatico en la capacidad de carga

CASO I

El nivel fretico debajo del nivel de cimentacin a unaprofundidad menor que 1.5b.


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Influencia del nivel freInfluencia del nivel fretico en la capacidad de cargatico en la capacidad de carga

CASO II

El nivel fretico por encima del nivel de cimentacin.


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Influencia del nivel fretico en la capacidad de

carga.

AnAnlisis de cimentaciones en baseslisis de cimentaciones en basesestratigrestratigrficasficas

Mtodo Grfico analtico para el clculo de lacapacidad de carga.




CONTENIDO


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AnAnlisis de cimentaciones en bases estratigrlisis de cimentaciones en bases estratigrficasficas

Se analiza hasta 1.5 b

I - Aparece un solo suelo

II- Existan dos estratos de suelos diferentes

III- El suelo est muy estratificado


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AnAnlisis de cimentaciones en bases estratigrlisis de cimentaciones en bases estratigrficasficas


CASO I : Aparece un solo sueloPara el primer caso, la capacidad de carga

del suelo se determina mediante la

expresin de capacidad de carga utilizando

las caractersticas fsico-mecnicas declculo del suelo que aparece.


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AnAnlisis de cimentaciones en bases estratigrlisis de cimentaciones en bases estratigrficasficasSe analiza hasta 1.5 b

CASO II : Existan dos estratos de suelodiferentesEl segundo estrato situado a una

profundidad z, sea ms dbil que el que

soporta directamente la cimentacin.

Luego: la capacidad de carga de la base dela cimentacin se obtendr a partir de las

caractersticas fsico-mecnicas de ese

segundo estrato.


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Nz* Qbtz*


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AnAnlisis de cimentaciones enlisis de cimentaciones enbases estratigrbases estratigrficasficas


Nz* = N* + QCIM. + QRELL+ 2I*.HI

. (b+HI) (I + HI)

Siendo:

Nz* : Componente vertical de la resultante de todas las solicitaciones de clculo a laprofundidad z analizada.

2I* : Peso especfico del primer estrato por debajo del nivel de cimentacin. Si estpor debajo del nivel fretico se toma saturado

HI : Espesor del primer estrato.(b+HI) (I + HI) : Dimensiones de la cimentacin ficticia a profundidad de cimentacin(d+ H I) = z.

Qbtz* : Carga bruta de trabajo resistente a la estabilidad de la base a la profundidadz, determinada por las caractersticas fsico mecnicas de clculo del segundoestrato.


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De no cumplirse la condicin de diseo deben de aumentarse

las dimensiones del cimiento hasta cumplirla.

Si de los dos estratos el ms dbil es el primero, se

tomarn las caractersticas fsico-mecnicas de ste, en

caso que su espesor sea muy pequeo, puede tomarse la

solucin de excavar hasta llegar al segundo estrato y

disear para este ltimo.

Si las caractersticas fsico-mecnicas de ambos estratos

son similares y evidencian que sus capacidades de carga

tambin lo son, se tomarn las caractersticas fsico-mecnicas del primero para realizar el diseo.


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CASO III : El suelo est muy estratificado

Para los casos de bases de cimentaciones muy

estratificadas, en las que a una profundidad de

1.5b existan ms de dos estratos de suelos

diferentes, hay que utilizar el Mtodo GrficoAnaltico para el clculo de la capacidad de

carga de la base de la cimentacin.


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Influencia del nivel fretico en la capacidad de carga


MMtodo Grtodo Grfico analfico analtico para el ctico para el clculo de lalculo de lacapacidad de cargacapacidad de carga




CONTENIDO


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MMtodo Grtodo Grfico analfico analtico para el ctico para el clculo de la capacidadlculo de la capacidadde cargade carga

Base de las cimentaciones muy heterogneas con presencia

de ms de dos tipos de suelo en la zona de trabajo de dichabase (1.5b)

Cuando la sobrecarga a nivel de cimentacin a ambos ladosde ella, es mayor del 50% de la capacidad resistente dedicha base

Cimentacin en taludes, cerca o debajo de ellos

Posibilidad de un estrato no estable de los suelos de lasbases (Excepto en los casos para los cuales se desarrollan

por mtodos analticos de calculo)


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F.S. =

..

..

desestMtos

estabMtos1,2

Donde:

F.S.: Es el coeficiente de seguridad de una superficie de falla circular propuesta,

en la cual todos los anlisis estn hechos para un metro de largo de lacimentacin.

Mtos. estab., Mtos. desest.: Sumatoria de los momentos estabilizadores ydesestabilizadores con respecto al centro de giro.

Para el clculo del coeficiente de seguridad se puede

utilizar cualquier mtodo que trabaje con una superficie de

falla circular (Fellenius, Bishop simplificado, etc.)


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Influencia del nivel fretico en la capacidad de carga Anlisis de cimentaciones en bases estratigrficas

Mtodo Grfico analtico para el clculo de la

capacidad de carga DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado Lmitemite

Diseo por factor de seguridad global. Criterio de

estabilidad Diseo de tensiones admisibles

CONTENIDO


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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado Lmitemite

Capacidad de carga: Debe de cumplirse que la presinactuante sobre el terreno debido a las cargas impuestas

por la estructura sea menor que la capacidad de carga delsuelo donde se desplant la misma.

Vuelco: Se debe chequear que la combinacin sea seguraal posible vuelvo garantizando que: Momentosestabilizantes 1.5 Momentos desestabilizantes.

Deslizamiento: El tercero deber ser capaz de equilibrar lacomponente horizontal de la resultante de los esfuerzos

transmitidos al terreno oblicuamente sobre la superficie de

contacto del cimiento y el terreno.


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- Combinacin de carga para el diseo por estabilidadLas combinaciones de carga fundamentales consideradasen el diseo geotcnico de cimentaciones superficiales son:

1) 1,5D + 1,8L

2)

1,25(D+L+E)3) 0,9D + 1,25E


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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado Lmitemite- Determinacin de las caractersticas fsico-mecnicas

de clculo de los diferentes estratos.

La capacidad resistente de la base de una cimentacin esten funcin de las caractersticas fsico-mecnicas de clculo

del suelo que se determinan para una probabilidad de

diseo de: = 95% Para obras donde el fallo se clasifiquen como: muy

grave, grave o leve

= 99% Para obras de categora especial. :

C*=

gc

C *=tg-1

gtg

tg

g

=


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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado LmitemiteTIPOS DE SUELOS

Suelos C y C- (25)

Coeficientes devariacin de lascaractersticasmecnicas del

suelo

Valores degtgmximosa utilizar

Coeficientes devariacin de lascaractersticas

mecnicas del suelo

Valores degtgmximosa utilizar

Vtg0.2 gtg= 1.20 Vtg0.07 gtg= 1.10

Vc0.26 gc= 1.4030

Vtg> 0.07 gtg= 1.15

Vtg> 0.2 gtg= 1.25

Vc> 0.26 gc= 1.45> 30 Vtg0.08 gtg= 1.10

Tabla 2.1-Valores mximos de los coeficientes de minoracin de las caractersticasmecnicas del suelo


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TIPOS DE SUELOS

Coeficiente de

minoracin

(g)Suelos cohesivos

(C>0, 25)

Suelos C-

(> 25)

Suelos

(30)

Suelos

(> 30)

gy 1.05 10.5 1.03 1.03

gc 1.45 1.40 - -

gtg 1.25 1.20 1.15 1.10

Tabla 2.2- Valores de gy, gcy gtg para una probabilidad del 95%.

Si los valores normativos de las caractersticas fsico-mecnicas del suelo son

obtenidas de tablas, o no es posible realizar el anlisis estadstico, entonces se

tomarn para una probabilidad de diseo de = 95%, los valores gy, gcy gtg

que aparecen en la Tabla 2.2.



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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado Lmitemite- Chequeo de la seguridad de vuelco.

Donde:

Momentos estabilizantes: sumatoria de los momentos de todas lasfuerzas, con sus valores normativos, que se oponen al vuelco de lacimentacin con respecto a la esquina del cimiento.

Momentos desestabilizantes: sumatoria de todas las fuerzas, con sus

valores normativos, que tienden a provocar el vuelco de lascimentaciones con respecto a la esquina del mismo.

Con sus valores normativos, pues el factor de seguridad 1.5, ya posee laseguridad adecuada para este chequeo.

F.S.V. =

izantesdesestabilMomentos

ntesestabilizaMomentos

1.05



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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado LmitemiteCimiento con pedestal cntrico.

Para los casos de cimientos rectangulares con pedestal cntrico (Fig.

2.1.), basta chequear que la excentricidad sea menor o igual que un

tercio del ancho o largo de la base segn el lado que se analice, si estose cumple, se garantiza tambin el cumplimiento de la condicin de

vuelco.

el l /3

eb b /3

Fig. 2.1- Cimiento con pedestal cntrico



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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado LmitemiteCimiento con pedestal excntrico.Para un cimiento con pedestal excntrico (Fig. 2.2), la expresin del F.S.V. queda:

Fig. 2.2-Cimiento con pedestal excntrico.

F.S.V. =

dHM

blddN

L

l

.'

..' 2/20

+

+ l1.5

En el caso de no cumplirse alguna

de las condiciones planteadasanteriormente, deben de

aumentarse las dimensiones de la

base, variar la forma o el tipo de

cimentacin



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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado LmitemiteChequeo del deslizamiento.

El cimiento no tendr peligro de deslizamiento; si las fuerzas horizontales

actuantes se compensen con las fuerzas resistentes que aporta el suelo.

Que llevado al caso especfico del suelo, se escribe como:

Siempre que no se cumpla esta condicin se incrementa el rea de la

base, hasta satisfacer dicha expresin.

F* actuantesF* resistentes

H* N* tg* + 0.75 b l C*



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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado LmitemiteCAPACIDAD DE CARGA

Para suelos C-

Para suelos C

donde:

qbr*= 0.52*.B.

N.

S.

i.

d.

g+ C*.

Nc.

Scicdcgc+ q* NqSqiqdqgq

qbr*= 5.14C*(1+Sc+ dc-ic-gc)+q*

2* : Peso especfico minorado por debajo del nivel de cimentacin.B : Lado menor entre l y b.

q* : Presin efectiva a nivel de solera alrededor del cimiento.

N, Nc, Nq: Factores de Capacidad de carga.

S, Sc, Sq, i, ic, iq, d, dc, dq, g, gc, gq : Factores de influencia.



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DiseDiseo por estados lo por estados lmites. 1mites. 1 Estado LEstado LmitemiteCondicin de diseo para el criterio de estabilidad.

La condicin de diseo en este caso queda como:

NC* Qbt*

+

'

'' q

K

qqbrlQbt = b.

Para cimientos rectangulares.

Qbt* = l b

+

*

**q

qqbr

s

Para cimientos circulares.Cimiento con carga vertical centrada (ec = 0)

Qbt* =

+

*

**

4

2

0 qqqbrD

s



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1.30Muy grave

1.25Grave

1.20Leve

Desfavorables

1.25Muy grave

1.20Grave

1.15Leve

Normales

1.20Muy grave

1.15Grave

1.10Leve

Favorables

Valores de sTipo de falloCondiciones de trabajo de la

base de la cimentacin



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El cumplimiento de la condicin de diseo debe lograrse

para una tolerancia del 3

5 %, garantizndose as undiseo econmico.

% tolerancia =

***

NNQbt 100 3 5 %



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capacidad de carga

Diseo por estados lmites. 1 Estado Lmite.

DiseDiseo por factor de seguridad global. Criterio deo por factor de seguridad global. Criterio deestabilidadestabilidad


CONTENIDO



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DiseDiseo por Factor de Seguridad Global. Criterio deo por Factor de Seguridad Global. Criterio deestabilidadestabilidad

II. Diseo por factor de seguridad global o coeficiente nico.

Criterio de Estabilidad.Capacidad de cargaVuelco

Deslizamiento

Combinaciones de carga para el diseo por estabilidad.

D + L

[ ])( EWLD+ K donde K tiene que ser 0,75

D + (W E)



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F.S. Vuelco = izantesdesestabilMomentos

ntesestabilizaMomentos 1.5

Factuantes

esFresistent

++

l

l

....

....

bctgN

bctgN

a

F.S. Deslizamiento =

Fresistentes =

1.5



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+

'

'' q

K

qqbrl

-Condicin de diseo para el criterio de estabilidad.

La condicin de diseo en este caso queda como:N0 Qbt

El valor de la carga bruta resistente a la estabilidad se determina a partir

de:

Cimientos rectangulares

Qbt = b.

.

a) K = 3,0 Para combinaciones donde activen cargas estticas.

b) K = 2,5 Para combinaciones donde este presente el sismo o el viento, la que

sea ms desfavorable.



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capacidad de carga

Diseo por estados lmites. 1 Estado Lmite.

Diseo por factor de seguridad global. Criterio de

estabilidad

DiseDiseo de tensiones admisibleso de tensiones admisibles

CONTENIDO



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DiseDiseo de tensiones admisibleso de tensiones admisiblesChequeo de la presin admisible (Rs)El chequeo de la presin admisible, que en mucha literatura se conoce como

resistencia de suelo Rs, se realiza segn:

* Para e = 0



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DiseDiseo de tensiones admisibleso de tensiones admisibles

* Para 0 < el? l /6

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