Desarrollo de clasificación de suelos en pizarra

Cimentaciones SuperficialesCapacidad de Carga Ultima

INTRODUCCION .Para comportarse satisfactoriamente, las cimentaciones superficiales deben tener dos características principales :1.- La cimentación debe ser segura contra una falla por corte general del suelo que la soporta.2.- La cimentación no debe experimentar un desplazamiento excesivo .A la carga por área unitaria de la cimentación bajo la cual ocurre la falla por corte en el suelo se llama «CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA»

CONCEPTO GENERAL:1.- Consideramos una cimentación corrida que descansa sobre una arena densa o suelo cohesivo.Si aplicamos una carga por área unitaria (q )gradualmente a la cimentación, el asentamiento se incrementara, en cierto punto cuando la carga por unidad de área unitaria es igual a ( qu ), se producirá una falla repentina en el suelo que soporta la cimentación, y la zona de falla se extenderá hasta la superficie del terreno que soporta la cimentación. A esta carga por área unitaria (qu ) se le denomina CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA DE LA CIMENTACIÓN, y siendo una falla repentina se denominara falla general por corte

2.- Si la cimentación considerada ahora descansa sobre un suelo arenoso o arcilloso medianamente compacto , un incremento de carga sobre la cimentación genera en el suelo un aumento de asentamientos.En este caso la superficie de falla en el suelo se extenderá gradualmente hacia afuera desde la cimentación ( debajo de la cimentación).Cuando la carga por área unitaria sobre la cimentación es igual a (qu(1) ) el movimiento tendrá sacudidas repentinas.Entonces para que la zona de falla se extienda hasta la superficie del terreno se requiere entonces un movimiento considerable de la cimentación. A la carga por unidad de área bajo la cual sucede esto se denomina capacidad de carga ultima ( qu ), mas allá de este punto una mayor carga estará acompañado de un gran incremento del asentamiento de la cimentación, a (qu(1) ) Se le denomina carga primera de falla , y a este tipo de falla se le denomina FALLA LOCAL POR CORTE DEL SUELO

Se puede ver que en este tipo de falla no se presenta un valor máximo de q

3.- Si la cimentación es soportada por un suelo bastante suelto, en este caso, la zona de falla en el suelo no se extenderá hasta la superficie del terreno. Mas allá de la carga ultima de falla (qu ) la grafica carga asentamiento se inclinara y será prácticamente lineal , a este tipo de falla se le denomina FALLA DE CORTE POR PUNZONAMIENTO

TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE TERZAGHI

Terzaghi (1943) fue el primero en presentar una teoría completa para evaluar la capacidad de carga ultima de cimentaciones superficiales. De acuerdo con esta, una cimentación es superficial si la profundidad Df , es menor o igual que el ancho de la misma. Sin embargo investigadores posteriores sugieren que cimentaciones con Df igual a 3 o 4 veces el ancho de la cimentación puede ser definida como cimentación superficial

Terzaghi sugirió que para una cimentación corrida ( es decir cuando la relación ancho entre longitud de la cimentación tiende a cero ), la superficie de falla en el suelo bajo carga ultima puede suponerse similar a la mostrada en el grafico ( note que este es el caso para la falla general por corte)

El efecto del suelo por encima del fondo de la cimentación puede suponerse remplazado por una sobre carga equivalente efectiva ( q = gama x Df ) donde gama es el peso especifico del suelo , puede notarse debajo de la cimentación que la zona de falla puede separarse en tres partes :

1.- la zona triangular ACD debajo de la cimentación2.- las zonas de corte radial ADF , CDE , con las curvas DE y DF como arcos de una espiral logarítmica 3.- Dos zonas pasivas de Rankine triangulares AFH , CEG

Se supone que los ángulos CAD y ACD son iguales al Angulo de fricción del suelo, se puede notar que con el remplazo del suelo arriba de la cimentación por una sobre carga equivalente (q), la resistencia de corte del suelo a lo largo de las superficies de falla en GI y HJ fue depreciada, luego analizando y utilizando el equilibrio terzaghi expreso la capacidad de carga ultima como :

LAS VARIACIONES DE LA CAPACIDAD DE CARGA SE DETERMINAN MEDIANTE LAS SIGUIENTE TABLA :

Para estimar la capacidad de carga ultima para cimentaciones cuadradas o circulares las ecuaciones pueden modificarse a :

Para cimentaciones cuadradas , «B» es la medida de la cimentación a ambos lados ( cimentación cuadrada) , y para el caso de cimentaciones circulares «B» representa el diámetro de la cimentación circular

Para cimentaciones en que se generan FALLAS POR CORTE LOCAL en suelos Terzaghi sugirió modificaciones la formulas siendo las siguientes :

Modificación de las ecuaciones de capacidad de carga por nivel freático

Las ecuaciones anteriores se desarrollaron para determinar la capacidad de carga ultima con base en la hipótesis de que el nivel freático este localizado muy por debajo de la cimentación, sin embargo, si el nivel freático esta cerca de la cimentación será necesario modificar las ecuaciones de capacidad de carga, dependiendo de la localización del nivel freático como muestra la figura :

CASO I .- si el nivel freático se localiza de manera que 0 <= D1<=Df , el factor «q» ( sobre carga efectiva) en las ecuaciones de la capacidad de carga toma la forma :

CASO II .- Para un nivel freático localizado de manera que 0<= d <=B

Los casos analizados no consideran el caso que no existen fuerzas de filtración en el suelo

Caso III .- Cuando el nivel freático se localiza de manera que d>=B, el agua no afecta la capacidad de carga ultima.

El calculo de capacidad de carga bruta admisible de cimentaciones superficiales requiere aplicar un factor de seguridad (FS) a la carga ultima bruta o.

qadm = qu FS

Sin embargo, algunos ingenieros prefieren usar un factor de seguridad de. Incremento neto del esfuerzo en el suelo = capacidad de carga ultima neta

FS La capacidad de carga ultima neta se define como la presión ultima por unidad de área de la cimentación que es soportada por el suelo en exceso de la presión causada por el suelo que la rodea en el nivel de la cimentación . Si la diferencia entre el peso especifico del concreto usado para la cimentación y e peso especifico del suelo que la rodea se supone insignificante,

FACTOR DE SEGURIDAD

qneta(u) = qu - q

Donde qneta(u) = capacidad de carga ultima neta

q = peso especifico x Df

Entonces :

qadm (neta) = qu - q FS

El factor de seguridad tal como lo define la ecuación anterior puede ser por lo menos de 3 en todos los casos.El factor de seguridad para fallas por corte ( FScorte) de 1.4 a 1.6 es deseable junto con un factor mínimo de 3 a4 por capacidad de carga ultima neta o bruta.

PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LA CARGA NETA ADMISIBLE PARA UN FS(corte) dado :

DESARROLLO DE PROBLEMAS EN PIZARRA