geo studio 2007
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CAPITULO DIEZCapacidad de apoyo10.1. Introducción.Las fundaciones están generalmente diseñadas para satisfacer ciertos criterios de servicio yresistencia. El criterio de servicio indica que la fundación debe satisfacer su propósito dediseño bajo cargas de operación normales de la estructura o equipo que soporta. Estaslimitaciones de servicio son típicamente los asentamientos u otras limitaciones demovimiento. El criterio de resistencia tiene el propósito de asegurar que la fundación tienesuficiente resistencia de reserva para resistir las grandes cargas ocasionales que puedenexperimentarse debido a fuerzas del entorno u otras fuentes. El criterio de servicio estípicamente una consideración a largo plazo para una fundación que puede depender de laconsolidación del terreno. La resistencia de la fundación, o la capacidad de soporte, puede serun problema a corto plazo como la construcción de un terraplén o una fundación encondiciones no drenadas o un problema a largo plazo donde la carga máxima sobre lafundación puede llegar en un tiempo no conocido. Los términos utilizados que relacionanpresiones de soporte y capacidad de soporte son los siguientes:a) Carga última de apoyo, qu: Es el valor de la intensidad de carga a la cual el terreno fallaen corte.b) Máxima capacidad segura de apoyo, qs: Es la carga última de apoyo dividida por unfactor de seguridad adecuado.c) Carga admisible, qa: La carga admisible de un suelo es la máxima presión brutapermisible en el terreno en cualquier caso dado, tomando en consideración la máximacapacidad segura de apoyo, la cantidad estimada y velocidad de asentamiento que ocurrirá,y la capacidad de la estructura para soportar estos asentamientos.La fundación al alcanzar la carga última de apoyo puede fallar en diferentes modos de falla:a) Falla por corte general: Se da cuando la carga sobre la fundación alcanza la carga últimade apoyo, qu, y la fundación tiene un asentamiento grande sin ningún incremento mayor decarga.b) Falla por corte local: Se da generalmente en terrenos de arena de densidad suelta amedia. En este tipo de falla, las superficies de falla, a diferencia de la falla por cortegeneral, terminan en algún lugar dentro del suelo.Para el cálculo de la carga última de apoyo se han utilizado extensivamente ecuacionesdesarrolladas según la teoría del análisis del equilibrio límite. Entre estas ecuaciones, lasecuaciones de Terzaghi, Meyerhof, Hansen, y Vesic han sido las normalmente utilizadas. Lasecuaciones de estos autores que relacionan los parámetros de resistencia con la capacidad deapoyo están dadas en la Tabla J.1 del Anexo J. Estas ecuaciones toman en cuenta la forma yla profundidad de la fundación, inclinación de la carga, la base de la fundación y la superficiedel terreno. Las ecuaciones de Meyerhof, Hansen y Vesic utilizan la misma ecuación básica,pero los factores de forma, profundidad, inclinación, y N son calculados de diferentemanera, siendo la diferencia entre ellos en algunos casos pequeña. El cálculo de la capacidadportante puede ser realizado para condiciones drenadas o a largo plazo donde se debenemplear los parámetros efectivos del suelo. Si las condiciones son a corto plazo o nodrenadasentonces se emplean los parámetros totales del suelo.Capítulo 10 Capacidad de apoyo7910.2. Problemas resueltos.PROBLEMA 1El proyecto de una edificación contempla el diseño de zapatas aisladas de hormigón armadode 0,5 m x 2,0 m (Figura 10.1). El nivel de fundación ha sido fijado en 0,5 m de profundidad.El nivel freático estático se encuentra a 1,5 m de la superficie del terreno.El perfil del terreno muestra que existe un suelo homogéneo hasta gran profundidad. El pesounitario de este suelo es de 16,4 kN/m3. Ensayos triaxiales CU (Consolidado - No Drenado)efectuados con muestras inalteradas de este material indican que los parámetros efectivos deresistencia al corte son c′ = 4 kPa y = 36TRANSCRIPT
CAPITULO DIEZ
Capacidad de apoyo10.1. Introducción.Las fundaciones están generalmente diseñadas para satisfacer ciertos criterios de servicio yresistencia. El criterio de servicio indica que la fundación debe satisfacer su propósito dediseño bajo cargas de operación normales de la estructura o equipo que soporta. Estaslimitaciones de servicio son típicamente los asentamientos u otras limitaciones demovimiento. El criterio de resistencia tiene el propósito de asegurar que la fundación tienesuficiente resistencia de reserva para resistir las grandes cargas ocasionales que puedenexperimentarse debido a fuerzas del entorno u otras fuentes. El criterio de servicio estípicamente una consideración a largo plazo para una fundación que puede depender de laconsolidación del terreno. La resistencia de la fundación, o la capacidad de soporte, puede serun problema a corto plazo como la construcción de un terraplén o una fundación encondiciones no drenadas o un problema a largo plazo donde la carga máxima sobre lafundación puede llegar en un tiempo no conocido. Los términos utilizados que relacionanpresiones de soporte y capacidad de soporte son los siguientes:a) Carga última de apoyo, qu: Es el valor de la intensidad de carga a la cual el terreno fallaen corte.b) Máxima capacidad segura de apoyo, qs: Es la carga última de apoyo dividida por unfactor de seguridad adecuado.c) Carga admisible, qa: La carga admisible de un suelo es la máxima presión brutapermisible en el terreno en cualquier caso dado, tomando en consideración la máximacapacidad segura de apoyo, la cantidad estimada y velocidad de asentamiento que ocurrirá,y la capacidad de la estructura para soportar estos asentamientos.La fundación al alcanzar la carga última de apoyo puede fallar en diferentes modos de falla:a) Falla por corte general: Se da cuando la carga sobre la fundación alcanza la carga últimade apoyo, qu, y la fundación tiene un asentamiento grande sin ningún incremento mayor decarga.b) Falla por corte local: Se da generalmente en terrenos de arena de densidad suelta amedia. En este tipo de falla, las superficies de falla, a diferencia de la falla por cortegeneral, terminan en algún lugar dentro del suelo.Para el cálculo de la carga última de apoyo se han utilizado extensivamente ecuacionesdesarrolladas según la teoría del análisis del equilibrio límite. Entre estas ecuaciones, lasecuaciones de Terzaghi, Meyerhof, Hansen, y Vesic han sido las normalmente utilizadas. Lasecuaciones de estos autores que relacionan los parámetros de resistencia con la capacidad deapoyo están dadas en la Tabla J.1 del Anexo J. Estas ecuaciones toman en cuenta la forma yla profundidad de la fundación, inclinación de la carga, la base de la fundación y la superficiedel terreno. Las ecuaciones de Meyerhof, Hansen y Vesic utilizan la misma ecuación básica,pero los factores de forma, profundidad, inclinación, y Nson calculados de diferentemanera, siendo la diferencia entre ellos en algunos casos pequeña. El cálculo de la capacidadportante puede ser realizado para condiciones drenadas o a largo plazo donde se debenemplear los parámetros efectivos del suelo. Si las condiciones son a corto plazo o nodrenadasentonces se emplean los parámetros totales del suelo.Capítulo 10 Capacidad de apoyo7910.2. Problemas resueltos.PROBLEMA 1El proyecto de una edificación contempla el diseño de zapatas aisladas de hormigón armadode 0,5 m x 2,0 m (Figura 10.1). El nivel de fundación ha sido fijado en 0,5 m de profundidad.El nivel freático estático se encuentra a 1,5 m de la superficie del terreno.El perfil del terreno muestra que existe un suelo homogéneo hasta gran profundidad. El pesounitario de este suelo es de 16,4 kN/m3. Ensayos triaxiales CU (Consolidado - No Drenado)efectuados con muestras inalteradas de este material indican que los parámetros efectivos deresistencia al corte son c′ = 4 kPa y = 36º.
Se requiere calcular la carga última de apoyo, y la carga máxima segura de apoyo empleandoun factor de seguridad de 3 sobre la carga neta aplicada, utilizando:a) Ecuaciones de capacidad portante de Terzaghi.b) Ecuaciones de capacidad portante de Meyerhof.c) Ecuaciones de capacidad portante de Hansen.d) Ecuaciones de capacidad portante de Vesic.