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Capacidad de carga construcción
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CONSTRUCCION II
UNIDAD I: CONSTRUCCIONES CONVENCIONALES Y NO
CONVENCIONALES
Logro de Unidad: Al terminar la Unidad I, el estudiante reconoce las estructuras
convencionales utilizando la información abordada en el curso y siguiendo las
indicaciones del docente.
SABERES BASICOS:
Capacidad de carga
Asentamientos
Pilotes
Entibado
Estabilidad de taludes
Salinidad y sulfatos
Construcciones en adobe
Construcciones en madera
NORMA E.050 – SUELOS Y CIMENTACIONES
CAPITULO 3
Artículo 15.- CAPACIDAD DE CARGA
La capacidad de carga es la presión última o de falla por corte del suelo y se determina
utilizando las fórmulas aceptadas por la mecánica de suelos.
En suelos cohesivos (arcilla, arcilla limosa y limo-arcillosa), se empleará un ángulo de
fricción interna (f) igual a cero.
En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas),
se empleará una cohesión (c) igual a cero.
CAPACIDAD DE CARGA
Artículo 16.- FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE
Los factores de seguridad mínimos que deberán tener las cimentaciones son los
siguientes:
a) Para cargas estáticas: 3.00
b) Para solicitación máxima de sismo o viento (la que sea más desfavorable): 2.50
Artículo 17.- PRESIÓN ADMISIBLE
La determinación de la Presión Admisible, se efectuará tomando en cuenta los
siguientes factores:
a) Profundidad de cimentación.
b) Dimensión de los elementos de la cimentación.
c) Características físico – mecánicas de los suelos ubicados dentro de la zona activa
de la cimentación.
CAPACIDAD DE CARGA
d) Ubicación del Nivel Freático, considerando su probable variación durante la vida útil
de la estructura.
e) Probable modificación de las características físico mecánicas de los suelos, como
consecuencia de los cambios en el contenido de humedad.
f) Asentamiento tolerable de la estructura.
La presión admisible será la menor de la que se obtenga mediante:
a) La aplicación de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por el
factor de seguridad correspondiente (Ver el Artículo 16).
b) La presión que cause el asentamiento admisible.
CAPACIDAD DE CARGA
La capacidad de carga admisible en una cimentación es aquella que puede aplicarse
sin producir desperfectos en la estructura, teniendo un margen de seguridad dado por
el coeficiente de seguridad.
La capacidad de carga depende del tipo de suelo (gravas, arenas, limos, arcillas o
combinaciones de ellas), de las características de la cimentación y de la estructura, y
del coeficiente de seguridad adoptado. El conocimiento de la presencia o ausencia del
nivel de las aguas freáticas (NAF) es muy importante por que cambia las condiciones
de resistencia.
CAPACIDAD DE CARGA
La teoría de Terzagui es uno de los primeros esfuerzos por adaptar a la mecánica de
suelos los resultados de la mecánica del medio continuo. La teoría de Terzagui cubre el
caso mas general de suelos con "cohesión" y "fricción" y su impacto en la mecánica de
suelos ha sido de tal trascendencia que aun hoy, es posiblemente la teoría mas usada
para el calculo de capacidad de carga de suelos en proyectos prácticos , especialmente
en el caso de cimientos poco profundos.
Es importante que la cimentación se apoye en suelos que no estén sujetos a cambios
fuertes de volumen por variaciones de la humedad (suelos colapsables, arcillas
expansivas, rellenos, etc.) de forma de no generar asentamientos no previstos
CAPACIDAD DE CARGA
Naturaleza de las fallas
por capacidad de carga
en suelos: (a) falla de
cortante general; (b) falla
de cortante local; (c)
falla de cortante por
punzonamiento
FORMAS DE FALLA POR CAPACIDAD DE CARGA
Las fórmulas para FALLA GENERAL: Terzagui.
Zapata corrida: qc = cNc + ɤ Df Nq + ½ ɤ B Nɤ
Cimiento circular: qc = 1.3 c Nc + ɤ Df Nq + 0.6ɤ R Nɤ
Zapata cuadrada: qc = 1.3 c Nc + ɤ Df Nq + 0.4 ɤ B Nɤ
qadm = qc
F.S.
Significado de los elementos de las fórmulas:
F.S. : Factor de seguridad. Df : Profundidad de desplante.
ɤ : Peso volumétrico del suelo. c : Cohesión del suelo.
B : Base o ancho de cimentación. R : Radio (cimentación circular).
Ø : Angulo de fricción interna.
Nc Coeficiente adimensionales que dependen del valor de Ø (ángulo de
Nq fricción interna)
Nᴕ
NAF Nivel de aguas freáticas.
𝑞𝑐 = capacidad de carga última.
𝑞𝑎𝑑𝑚 = capacidad de carga admisible.
FORMULAS
Las fórmulas para FALLA LOCAL: Terzagui.
Zapata corrida: q´c = 2/3 c N´c + ɤ Df N´q + ½ ɤ B N´ɤ
Cimiento circular: q´c = 0.867 c N´c + ɤ Df N´q + 0.6ɤ R N´ɤ
Zapata cuadrada: q´c = 0.867 c N´c + ɤ Df N´q + 0.4 ɤ B N´ɤ
qadm = qc
F.S.
Significado de los elementos de las fórmulas:
F.S. : Factor de seguridad. Df : Profundidad de desplante (cm).
ɤ : Peso volumétrico del suelo (Kg/cm3). c : Cohesión del suelo.
B : Base o ancho de cimentación (cm). R : Radio (cimentación circular, cm).
Ø : Angulo de fricción interna.
N´c Coeficiente adimensionales que dependen del valor de Ø (ángulo de
N´q fricción interna)
N´ᴕ
NAF Nivel de aguas freáticas.
𝑞´ 𝑐 = capacidad de carga última. (Kg/cm2)
𝑞𝑎𝑑𝑚 = capacidad de carga admisible. (Kg/cm2)
FORMULAS
FACTORES DE CARGA
Nc Nq Nɤ ; se pueden obtener:
Nq = tan2(45° + ø/2) e ¶ tanø
Nc = (Nq – 1)Cot ø:
Nɤ =2 Nq + 1 tanø
Grava compacta: Mayor de 60 ton/m2.
Grava suelta: Menor de 20 ton/m2.
Arena compacta: Mayor de 30 ton/m2.
Arena semisuelta: 10 a 30 ton/m2.
Arena suelta: Mayor de 5 y menor de 10 ton/m2.
Arcilla dura: 15 a 30 ton/m2.
Arcilla media: 7.5 a 15 ton/m2.
Arcilla blanca: Menor de 7.5 ton/m2.
Arcilla muy blanda: Puede llegar a cero.
VALORES TIPICOS DE CAPACIDAD DE CARGA DEL
SUELO
Ejemplo:
Calcule la capacidad de carga admisible para una zapata continua de 2.50m de
ancho que se desplantara a 2.30 m de profundidad en un suelo con 1.56 Tn/m3 de
peso volumétrico en estado natural y con parámetros de resistencia de c = 2 Tn/m2
y Ø = 20° el NAF esta a 6.00m de profundidad, considerarse un factor de seguridad
de 3.
Solución:
Df = 2.30 m ɤ = 1.56 Tn/m3
Df = 2.30 m c = 2 Tn/m2
2.50m Ø = 20° N.A.F = 6.00 m
FS = 2.50
qc = cNc + ɤ Df Nq + ½ ɤ B Nɤ
Ø = 20° se obtiene de graficas y/o fórmulas.
Nc = 14.83 Nq = 6.40 Nᴕ = 5.39
qc = (2 x 14.83) + (1.56 x 2.30 x 6.40) + 1/2 (1.56 x 2.50 x 5.39)
qc =
qadm = qc
F.S. = qadm =
Ejemplo:
Se tiene un suelo con las siguientes propiedades:
ɤ = 1.40 Tn/m3 , c = 2.00 Tn/m2, ø = 20°, Profundidad NAF 14.50 m
Considerando dichas propiedades, determine las dimensiones necesarias para los cimientos
de una columna (m) y un muro (m), que transmiten cargas de 120 Tn (columna) y 25 Tn/m
(muro). Profundidad de desplante 2.00 m y factor de seguridad 2.5. Considerar que ocurre
falla por corte general en el suelo.