geotecnia_ii final mejorado

7/21/2019 GEOTECNIA_II Final Mejorado

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2/93

1.

GENERALIDADES

1,1 Anlisis de un sistema de cimentacin

1.2 Aspectos que inciden en la investigacin para cimentaciones1.3 Estudio de suelos: Nmero y Profundidad de sondeos

1.4 Tipos de cimentaciones superficiales

2.

CAPACIDAD DE CARGA

2.1 Concepto de capacidad de carga

2.2 Factor de seguridad2.3 Modos de falla

2.4 Teoras de capacidad de carga

2.5 Factores que inciden en la capacidad de carga

2.6 Capacidad de carga a partir de ensayos de campo3.

ASENTAMIENTOS

3.1 Tipos de asentamientos

3.2 Asentamientos inmediatos en suelos granulares y finos

3.3 Induccin de esfuerzos por cargas externas

3.4 Asentamientos por consolidacin


3/93

Un anlisis de cimentacin supone las siguientes fases: Debe empezar por conocer el tipo y funcin de la estructura a cimentar.

Por lo tanto debe tenerse informacin sobre las cargas o hacer uin

clculo aproximado de ellas. Debe conocerse el perfil del suelo y sus caractersticas geotcnicas, es

decir, se debe realizar un estudio de suelos.

ESTUDIO DE

SUELOS

Perfil estratigrfico

Posicin del nivel fretico

Profundidad de cimentacin

Capacidad de cargaAsentamientos

No. De sondeos

Prof. De sondeos


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5/93


6/93

AISLADOS

Zapatas

Cuadradas

Rectangulares

Circulares

COMBINADOS Rectangulares

Trapezoidales

Vigas de enlace CONTINUOS O CORRIDOS

PLACAS

COMPENSADOS Y PARCIALMENTECOMPENSADOS


7/93

WILFREDO DEL TOROFUNDACIONES 1


8/93

Es la presin unitaria que el suelo puede soportar. Se llama

capacidad de carga ltima, aquella que lleva al suelo a laruptura.

Una capacidad de carga segura es aquella que el suelo puedecargar de forma segura y sin deformarse demasiado; seconoce como capacidad de carga admisible y se determina por:

3.2..

= SFSF

qq ult

adm


9/93

q

qult

qadm


10/93


11/93


12/93

TEORIAS DE TERZAGUI, HAZEN Y MEYERHOFFundacin poco profunda con base definida y longitud infinita

Terzaghi

Meyerhoff

y Hansen 452

= +

=


13/93


14/93

TERZAGHI (1943)

0.5ult c c q

q cN s qN BN s = + +

( )

2

22 cos 45 2q

aN

=

+ ( )0.75 2 tan

a e =

( )1 cotc qN N = 2tan

12 cos

PK

N

=

cS =

S =


15/93

Factores de capacidad de carga para las ecuaciones de Terzaghi


16/93

MEYERHOF

Carga vertical:

Carga inclinada:

0 .5u lt c c c q q q

q c N s d q N s d B N s d = + +

0 . 5u l t c c c q q q

q c N d i q N d i B N d i = + +

tan 2tan 452

qN e = +

( )1 cotc qN N =

( ) ( )1 tan 1.4qN N =


17/93

Factores para las ecuaciones de capacidad de carga de Meyerhof, Hansen

y

Vesic


18/93

Factores de forma, profundidad e inclinacin de las ecuaciones de capacidad decarga de Meyerhof(1951).

1 0.2c pB

s KL

= +

1 0.1q p

Bs s KL

= = +

1q

s s= =

10>

0=

1 0.2c p

Dd K

B= +

1 0.1c p

Dd d K

B= = +

1qd d= =

10>

0=

2

190

c qi i

= =

2

1i

0i =

0>

0=


19/93

HANSEN (1970)

General:Cuando

Lo mismo que la ecuacin de Meyerhof

Lo mismo que la ecuacin de Meyerhof

0.5ult c c c c c c q q q q q q

q cN s d i g b qN s d i g b BN s d i g b = + +

0=

( )' ' ' ' '

5.14 1ult c c c c cq Cu s d i b g q= + + +

qN =

cN =

( )1.5 1 tanqN N =


20/93

Factores para la ecuacin de Hansen

' 0.2c

Bs

L=

1 q

c

c

N Bs

N L= +

_ _ _1 _cs para cimiento en faja=

1 tanq

Bs

L= +

1 0.4B

sL

=

'

0.4cd k=

1 0.4cd k= +

( )2

1 2 tan 1qd sen k = +

_ _ _ _1.00d para todos los =1

D Dk para

B B=

1

tan 1( )

D D

k para rad B B

= >


21/93

'

( ) 0.5 0.5 1c Hf a

HiA c

= ' ( ) 1c Vf a c

mHic N=

1 (_1

_ )_q

c q

q

ii i Hansen y VesicN

=

5

( )

0.5

1 cotq H f a

H

i V A c

= + ( ) 1

cot

m

q V

f a

Hi

V A c

=

+ ( )

5

'

( )

0.7

1 c _ 0otH f a

H

i V A c

= =

+

( )( )

5

( )

0.7 / 4501 _ 0

cot

H

f a

H Hi

V A c

= >

+

1

'

( ) 1cot

m

V

f a

Hi

V A c

+

= +

__1

_ _2

_/

/B

B Lm m H paralelo a B

B L

+= =

+ __

1_ _

2_

/

/L

L Bm m H paralelo a L

L B

+= =

+

, 0qi i >


22/93

'

147c

g =

2 __ _ 0N sen para = =

1 147cg

=

( )5

( ) ( ) 1 0.5 tanq H Hg g = =

( )2

( ) ( ) 1 tanq V Vg g = =

'

147c

b

=

1147

cb

=

2 tan

( )q Hb e

=2.7 tan

( )Hb e

=

2

( ) ( ) (1 tan )q V Vb b = =

90

+


23/93

Arcillas saturadas presentan parmetros de resistencia no drenados

Cu y =0, determinados en un ensayo triaxial

UU.

Cuando =0Nc= 5.7 Terzaghi

Nc= 5,14 Meyerhoff

y Hansen

Las ecuaciones quedan:

Terzaghi qult= 5,7CuSc+Df

Meyerhoff qult = 5,14CuScdc+Df

Hansen qult = 5,14Cu(1+Sc+dc-ic-gc-bc)+Df


24/93

qult

= Cu*Nc*Sc+Df


25/93


26/93

Excentricidad en una direccin:


27/93

eQ

=

' 2B B e=

'L L=

' 12

'u c c c c q q q q

q cN S d i qN S d i B N S d i = + +

,c q

S S yS

Ancho efectivo

Largo efectivo

Para Usar B

y L


28/93

Excentricidad en dos direcciones:

Para usar B

y L

x

ye

Q= y

xeQ

=

' 2 ,xB B e= ' 2yL L e= ' ' 'B L=

' 0 .5 'c c c c q q q q

q u c N S d i q N S d i B N S d i = + +

,c qS S yS


29/93

Caso I

y

el mayor

16

Le

L 1

6Be

B

1 11'

2

A B L=

1

31.5 B

eB B

B

=

1

31.5 L

eL L

L

=

1 1'L L o B=

''

'

AB

L

=


30/93

Caso II

y

L1 y L2 (Ver figura)

0.5Le L< 10 6Be B<

=

= +


58/93

Relacin entre los valores de Ncorr y las caractersticas de las

arenas, Kowski. (1988)


59/93

Relacin entre los valores de penetracin estndar y

caractersticas de arcilla, Das, 1999.


60/93

Stroud (1974):

Hara y otros (1971):

Mayne y Kemper (1988):

Cu K Nf =

K=Constante entre 3.5 y 6.5 KN/m2, promedio de 4.4 KN/m2

Nf= penetracin estndar obtenida en campo

( ) 0.72

2 29KN

Cu Nf m =

0.689

'0.193v

NfOCR

=

'2esfuerzo efectivo vertical env MN

m

=

Marcuson y Bieganousky (1977):


61/93

Marcuson y Bieganousky (1977):

Peck, Hanson y Thornburn (1974):

( ) ( )0.5

' 2% 11.7 0.76 222 1600 53 50R vC Nf Cu= + +

CR= Compacidad relativa

Nf= Penetracin estndar de campo'v

=Presin efectiva de sobrecarga

Cu=Coeficiente de uniformidad de la arena

227.1 0.3 0.00054CORR CORR

N N= +


62/93

Schmertmann (1975):

Hatanaka y Uchida (1996):

0.34

1

'

12.2 20.3 v

a

NfTan

p

=

+

20 20CORRN= +


63/93

f

R

c

qresistencia a la friccin

F resistencia del cono q= =


64/93

SUELOS GRANULARES

Meyerhoff

(1956) modificado por Bowles

(1977), para asentamiento

mximo de 1 pulgada:

( )

( )

2

2

1.2215

3.28 11.22

25 3.28

c

adm

c

adm

qKN

q B mm

q BKNq B mm B

=

+ = >


65/93


66/93

MODULO DE REACCIN DEL SUBSUELO q

k s

=

En suelos finos la capacidad de carga del cimiento es la determinada porel modelo.

En granulares debe multiplicarse por la relacin entre los tamaos de loscimientos.mod

mod

cimcim

Bq q

B

=


67/93

2 3

2 4

2 3, 3 5,1 2

u

d h ad

T q

a

= +

=


68/93

( ) ( )02 1p mp

E V

= + +


69/93

CORRELACIONES0.45

cp pl pc presin de preconsolidacin= =

( ) , 13

i o pu p

up

p p Ec N Ln

cN = = +

5 12 , 8.5p

N valor medio =

( )2

0.63

: 1930 KN

p mArcillas E N=

( )20.66: 908 KNp mArenas E N=


70/93

( )

( )1 o

D

o o

p pI

p u

=

ndice del material:


71/93

ndice de esfuerzo horizontal

Modulo del dilatmetro:

CORRELACIONES:

( )'

o o

D

v

p uK

=

( ) 21 034.7 , KND mE p p=

0.47

0.61.5

D

O

K

K

=

( )

1.6

0.5OCR KD=

( )

1.25

' ' 0.5 Dv vOC NC

Cu Cu

K

=

( )21 DE E=


72/93


73/93

Condicin inicialRebajamiento del nivel fretico

Excavacin Construccin

Ocupacin y servicio


74/93

Inicial Rebajamiento Excavacin Construccin Ocupacin Servicio

u


75/93

Arcillasa. espacio semi

infinito:

Cd= coeficiente o factor de forma que depende de la geometra delproblema, rigidez del plano cargado y forma de la carga.

( )21cd

q BC

E

=

Factor de forma y rigidez Cd para el calculo de asentamiento de


76/93

Factor de forma y rigidez, Cd para el calculo de asentamiento depuntos bajo reas cargadas en un espacio semi - infinito

b C li i d b id


77/93

b. Capa limitada por base rgida

Cd= tiene el mismo sentido de Cd y depende ademas del espesorde la capa H

( )2

1 'c

dq B C

E

=

Valores de Cd para diferente geometra


78/93

Valores de C d para diferente geometra


79/93

c. Dos o mas Capas limitadas por una base rgida

( )21'

c

d

q BC

E

=

Cd tiene el mismo sentido de Cd y depende adems del espesor


80/93

C d= tiene el mismo sentido de Cd y depende adems del espesor

de la capa H El asentamiento inmediato total es:

El asentamiento de la capa 1 es calculado como el caso (b),considerando que la capa rgida se encuentra a una profundidadH1.

El de la capa 2 es determinado asi: Se calcula el asentamiento total de la capa H1 + H2, con las

caractersticas del suelo de la capa 2. Se calcula el asentamiento de la capa 1 con las caractersticas del suelo

de la capa 2.

Este ultimo valor es restado del calculado para H1 + H2

1 2T = +

Suelos Granulares


81/93

MTODO DE SCHMERTMANN Y HARTMAN (1978)

Las deformaciones verticales dentro de un espacio elsticopueden ser determinadas por:

zP I

E =

I bl l f d d d E d b bl


82/93

Iz es variable con la profundidad y E puede ser tambin variable

con la profundidad o con la resistencia a la penetracin del suelo,bien por SPT o por CPT

Proponen la siguiente ecuacin

C1 y C2 son factores de correccin qc= presin de contacto neta.

1 2

nz

c

l

IC C q z

E

=

1 1 0.5 0.5o

cC q

=

2 1 0.2 0.1 __

t

C Log t aos

= + =


83/93

Las capas se determinan de acuerdo con la variacin de Iz con la


84/93

penetracin , osea con E.

El valor de E se determina a partir de la penetracin de acuerdo conlas siguientes relaciones:

(norma sismorresistente colombiana)

cE k q=

Para Schmartman y Hartman: k=2.5 para cimientos cuadrados y


85/93

y p y3.5 para largos.

N y qc se relacionan de la siguiente manera:


86/93

Los asentamientos por consolidacin ocurren a lo largo del tiempo


87/93

Los asentamientos por consolidacin ocurren a lo largo del tiempo

y se dan en suelos arcillosos saturados.

Como se vio que a partir de la consideracin del suelo en sus


88/93

q pfases, la variacin volumtrica es:

Osea que la deformacin total por compresin se puede calcular

por la expresin:

1

edV dz

e

=

+

1

eH

e

=

+

En la cual e es la variacin de la relacin de vacos por los


89/93

En la cual e es la variacin de la relacin de vacos por los

esfuerzos colocados, e es la relacin de vacos donde inicia lacompresin y H es el espesor de la capa que se comprime.

A partir de la curva de consolidacin, la ecuacin se aplica de la

siguiente manera:


90/93


91/93

'

0 '1o o

HCcLoge

+ = +


92/93

Caso' '

p o <

'0

'

0 01

H CeLoge

+ = +

Caso ' 'p o >


93/93

' '

0

' '

pHCeLog Cc Log

+ = +

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