cimentacion superficialesnif

CIMENTACIONES SUPERFICIALES-CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA

UNIVERSIDAD DE HUÁNUCOEAP : INGENIERIA CIVILCURSO : INGENIERIA DE CIMENTACIONESDOCENTE : ING. NEILL MICHAEL RUBIO GARCIAALUMNO :CAMPOS ROJAS, SADI NILSEFECHA : SETIEMBRE 2009

ECUACION GENERAL DE LA CAPACIDAD DE CARGA:Terzaghi 1943 - Meyerhof 1963 - Vesic 1973

En esta ecuación: Factores de Capacidad de Carga:= capacidad de carga ultima Meyerhof (1963):

c' = cohesiónq = esfuerzo efectivo al nivel de desplante γ = peso especifico del sueloB = ancho de la cimentación

= factores de capacidad de carga= factores de forma= factores de profundidad= factores por inclinación de carga

Factores de forma: Factores de inclinación:Meyerhof (1963): Meyerhof (1963)

donde L= longitud de la cimentación (L>B)

Factores de profundidad:Meyerhof (1963)

CON FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA, FORMA, PROFUNDIDAD E INCLINACION RECOMENDADOS POR MEYERHOF (1963)

qu

Nc, Nq, Nγ

Fcs, Fqs, Fγs

Fcd, Fqd, Fγd

Fci, Fqi, Fγi

Para Ø' = 0:

Para Ø' ≥ 10:

Para Ø' = 0: Para Ø' ≥ 10:

qu=c ' N cF csF cdF ci+qN qF qsFqdF qi+12 γBN γF γsF γdF γi

N q=tan2(45+φ '2 )e

π tanφ '

N c=(N q−1)cotφ '

N γ=(N q−1) tan(1 .4 φ' )

F cs=1+0 . 2(BL ) tan2(45+ φ '2 )

F ci=(1−βº

90 º )2

F cd=1+0.2(D f

B ) F cd=1+0. 2( D f

B ) tan(45+φ '2 )

F γi=(1− βºφ ' )

2

F ci=F qi

F cs=1+0 . 2(BL )Fqs=F γs=1

Fqs=F γs=1+0 . 1(BL ) tan2(45+ φ '2 )

Fqd=F γd=1Fqd=F γd=1+0 . 1( Df

B ) tan(45+φ '2 )

DISEÑO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

CASO I :

en las ecuaciones de la capacidad de carga adopta la forma: q = D1γ + D2(γsat - γw). Además el valor de γ será reemplado por γ' :donde: γ'= γsat - γw

DESCRIPCION SIMB. VALORES UND 9262.99 lb

Factor de Seguridad FS 3.00

Profundidad de desplante 4.00 pies

Ancho de la cimentación B 2.00 pies

Longitud de la cimentación L 2.00 pies

Angulo de fricción '∅ 34.00 º

Angulo de la carga respecto a la vertical β 0.00 º

Cohesión c' 0.00 lb/pies2

Profundidad del N.T.N a N.F. 2.00 pies

2.00 pies

Peso especifico del suelo γ 105.00 lb/pies3

Peso especifico del suelo saturado 118.00 lb/pies3

Peso especifico del agua 62.40 lb/pies3

Peso especifico del suelo efectivo γ' 55.60 lb/pies3

Sobrecarga efectiva D1γ + D2(γsat - γw) q 321.20 lb/pies2

Factores de Capacidad de Carga: Factores de forma:

Meyerhof (1963): Meyerhof (1963): Para Ø' = 0:

29.44 VARIAR Ø' NO CUMPLE

VARIAR Ø' NO CUMPLE

42.16

1.71 BIEN

31.15

1.35 BIEN

Factores de inclinación: Factores de profundidad:

Meyerhof (1963): Para Ø' = 0: Meyerhof (1963): Para Ø' = 0:



1.75 BIEN1.00

1.38 BIEN

Entonces nuestra carga ultima será: y la carga admisible es entonces:

20841.73 lb/pies2 6947.24 lb/pies2

MODIFICACION DE LAS ECUACIONES DE LAS CARGAS POR EL NIVEL FREATICO, RECOMENDADOS POR MEYERHOF (1963)

Esta hoja de calculo es valido cuando el nivel freático se localiza de manera que 0 ≤ D1 ≤ Df , el factor "q"

γsat = peso especifico saturado

γw = peso especifico del agua

Df

D1

Profundidad del N.F fodo de Df. D2

γsat

γw

Meyerhof (1963): Para Ø' ≥ 10:


qu = qadm =

N q=tan2(45+φ '2 )e

π tanφ '


qu=c ' N cF csF cdF ci+qN qF qsFqdF qi+12 γ 'BN γF γsF γdF γi

qadm=qu

FS

F ci=F qi

F γi=(1− βºφ ' )

2

N γ=(N q−1) tan(1 . 4 φ' )


F cs=1+0 . 2(BL ) tan2(45+ φ '2 )

Fqs=F γs=1+0 .1(BL ) tan2(45+φ '2 )

F cd=1+0. 2(D f

B )Fqd=F γd=1

F cd=1+0.2(D f

B ) tan(45+φ '2 )

Fqd=F γd=1+0 . 1( Df

B ) tan(45+φ '2 )

F ci=(1−βº

90 º )2

Df

B

Nivel

0 D1 Df

D1

D2

freático

F12

Colocar el factor de seguridad, deberá ser por lo menos 3.

F13

Colocar la altura de la profundidad de desplante

F14

Colocar el ancho de la cimentación a diseñar

F15

Colocar la longitud de la cimentación a diseñar

F16

Colocar el angulo de friccion según el tipo de suelo.

F17

Colocar el angulo de inclinación de la carga con respecto a la vertical.

F18

Colocar el valor de la cohesión de acuerdo al tipo de suelo.

F19

Colocar la altura del N.T.N hasta Nivel Freatico

F20

Colocar la altura del Nivel freatico hasta la profundidad de desplante.

F21

Colocar el peso especifico del suelo

F22

Colocar el peso especifico del suelo saturado

F23

Colocar el peso especifico del agua.


CASO II:

en las ecuaciones de la capacidad de carga adopta la forma:

Además :γ'= γsat - γw ^

donde:

DESCRIPCION SIMB. VALORES UNDFactor de Seguridad FS 3.00Profundidad de desplante 1.00 m 13.89 TAncho de la cimentación B 2.50 m çLongitud de la cimentación L 1.00 mAngulo de fricción '∅ 0.00 ºAngulo de la carga respecto a la vertical β 0.00 ºCohesión c' 0.20 Tn/m2Profundidad del N.T.N a N.F 1.00 m

2.50 md 2.00 m

Peso especifico del suelo γ 15.00 Tn/m3Peso especifico del suelo saturado 6.25 Tn/m3Peso especifico del agua 4.80 Tn/m3Peso especifico del suelo efectivo γ' 1.45 Tn/m3Peso especifico del suelo corregido 12.29 Tn/m3Sobrecarga efectiva γDf q 15.00 Tn/m2



1.00 1.5 BIEN

1.00 BIEN

5.14

VARIAR Ø NO CUMPLE

0.00

VARIAR Ø NO CUMPLE



1.00 1.08 BIEN

1.00 1.00 BIEN

VARIAR Ø NO CUMPLE1.00

VARIAR Ø NO CUMPLE


16.67 Tn/m2 5.56 Tn/m2


Esta hoja de calculo es valido cuando el nivel freático se localiza de manera que 0 ≤ d ≤ B , el factor "q"

q = γDf

γsat = peso especifico saturado

γw = peso especifico del agua

Df

D1

Profundidad del N.F fodo de Df D2

Profundidad desde Df hasta N.F

γsat

γw



qu = qadm =

γ=γ '+dB

(γ−γ ' )

γ

qadm=qu

FSqu=c ' N cF csF cdF ci+qN qF qsFqdF qi+12 γBN γF γsF γdF γi

N q=tan2(45+φ '2 )e

π tanφ '


N γ=(N q−1) tan(1 .4 φ' )


F cs=1+0 . 2(BL ) tan2(45+ φ '2 )

Fqs=F γs=1+0 .1(BL ) tan2(45+φ '2 )

F ci=F qi

F γi=(1− βºφ ' )

2

F cd=1+0. 2(D f

B )Fqd=F γd=1

F cd=1+0.2(D f

B ) tan(45+φ '2 )


B ) tan(45+φ '2 )

F ci=(1−βº

90 º )2

Df

d

B

Nivel freáticopeso especifico saturado

0 d B

F13


F14


F15


F16

Colocar la longitud de la cimentación a diseñar.

F17


F18


F19


F20


F21


F22

Colocar la altura del Nivel de fondo desplante hasta el nivel freatico.

F23

Colocar el peso especifico del suelo.

F24

Colocar el peso especifico del suelo saturado

F25

Colocar el peso especifico del agua.


CASO III:

Esta hoja de calculo es valido cuando el nivel freático se localiza de manera que d ≥ B, el agua no afectará la capacidad de carga última.

DESCRIPCION SIMB. VALORES UND 24.02 T


Profundidad de desplante 0.90 m

Ancho de la cimentación B 1.50 m

Longitud de la cimentación L 1.00 m



Cohesión c' 0.00 Tn/m2

Peso especifico del suelo γ 2.65 Tn/m3

Sobrecarga efectiva (q=Dfγ) q 2.39 Tn/m2

d 2 m





30.14

1.90 BIEN

15.67

1.45 BIEN





1.21 BIEN0.11

1.10 BIEN


48.03 Tn/m2 16.01 Tn/m2


Df

Profundidad desde Df. hasta un d mayor



qu = qadm =

Nivel freático

Df

d

peso especifico saturado

B

d B

qu=c ' N cF csF cdF ci+qN qF qsFqdF qi+12 γBN γF γsF γdF γi qadm=

qu

FS

N q=tan2(45+φ '2 )e

π tanφ '


F ci=F qi

F γi=(1− βºφ ' )

2

N γ=(N q−1) tan(1 .4 φ' )


F cs=1+0 . 2(BL ) tan2(45+ φ '2 )

Fqs=F γs=1+0 . 1(BL ) tan2(45+ φ '2 )

F cd=1+0.2(D f

B )Fqd=F γd=1

F cd=1+0.2(D f

B ) tan(45+φ '2 )

Fqd=F γd=1+0 .1(Df

B ) tan(45+φ '2 )

F ci=(1−βº

90 º )2

F9


F10


F11


F12

Colocar la longitud de la cimentación a diseñar.

F13


F14


F15


F16

Colocar el peso especifico del suelo sobre el nivel de desplante.


TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA DE TERZAGHI

CIMENTACION CORRIDA:

Son de ancho B y longitud infinita.

DESCRIPCION SIMB. VALORES UND 29.10 KN






Coeficiente de empuje pasivo 3.00 m

Cohesión c' 0.20 KN/m2

Excentricidad en una sola dirección e 0.15 m

Peso especifico del suelo γ 18.00 KN/m3

Sobrecarga efectiva γ *Df q 18.00 KN/m2

Cimentacion corrida

9.1E-07

-1.7

0.29

Entonces nuestra carga ultima será:

4.85 KN/m2

La carga admisible es entonces:

1.62 KN/m2

Df

Kp⅟

qu =

qadm =

N q=e

2( 3π4

−φ2

) tan φ

2Cos2

(45 º+ φ2)

N c=cot φ(N q−1)

qu=c ' N c+qN q+12 γB 'N γ

qadm=qu

FS

N γ=12 ( K pγ

2Cos2 φ−1) tanφ

F9


F10


F11


F12


F13


F14


F15


F16


F17




CIMENTACION CUADRADA:

Donde el ancho y la longitud es igual a B.











Cimentacion corrida

1.3E-04

-2.1

0.19


2.68 KN/m2


0.89 KN/m2

Df

Kp⅟

qu =

qadm =

N q=e

2( 3π4

−φ2

) tan φ

2Cos2

(45 º+ φ2)

N c=cot φ(N q−1)

qu=1 . 3c ' N c+qN q+0 . 4 γB 'N γ

qadm=qu

FS

N γ=12 ( K pγ

2Cos2 φ−1) tanφ

F9


F10


F11


F12


F13


F14


F15


F16




CIMENTACION CIRCULAR:

Donde el diametro de la cimentación es igual a la base B.





Diametro de la cimentación D 3.00 m






Cimentacion corrida

8.6E-02

-3.4

0.08


4.07 KN/m2


1.36 KN/m2

Df

Kp⅟

qu =

qadm =

N q=e

2( 3π4

−φ2

) tan φ

2Cos2

(45 º+ φ2)

N c=cot φ(N q−1)

qu=1 . 3c ' N c+qN q+0 . 3 γB 'N γ

qadm=qu

FS

N γ=12 ( K pγ

2Cos2 φ−1) tanφ

F9


F10


F11


F12


F13


F14


F15


F16



CIMENTACIONES EXCENTRICAS EN UN SOLO EJE

En varias situaciones, como en la base de un muro de retención las cimentaciones son sometidos a momentos además de la carga vertical. En tales casos, la distribución de presión por la cimentación sobre el suelo no es uniforme.

donde: e > B/6

e < B/6









Excentricidad en una sola dirección e 0.15 m

Ancho de la cimentación efectiva B' 1.20 m

Longitud de la cimentación efectiva L' 1.50 m







30.14

1.48 BIEN

15.67

1.24 BIEN





1.20 BIEN1.00

1.10 BIEN


547.57 KN/m2 182.52 KN/m2

Df



qu = qadm =

N q=tan2(45+φ '2 )e

π tanφ '


qu=c ' N cF csF cdF ci+qN qF qsFqdF qi+12 γB 'N γF γsF γdF γi

qadm=qu

FS

F ci=F qi

F γi=(1− βºφ ' )

2

N γ=(N q−1) tan(1 .4 φ' )

F cs=1+0 . 2(B 'L' )Fqs=F γs=1

F cs=1+0 . 2(B 'L' ) tan2(45+ φ '2 )

Fqs=F γs=1+0 .1(B 'L' ) tan2(45+φ '2 )

F cd=1+0. 2(D f

B ' )Fqd=F γd=1

F cd=1+0. 2(D f

B ' ) tan(45+φ '2 )

Fqd=F γd=1+0 . 1(Df

B ' ) tan(45+φ '2 )

F ci=(1−βº

90 º )2

F12


F13


F14


F15


F16


F17


F18


F19


F20


F21


F22



CIMENTACIONES EXCENTRICAS EN DOS EJES

Considere una situación en que una cimentación es sometida a carga vertical ultima Qult y un momneto M. Para este caso, las








Excentricidad en una sola dirección 0.30 m

Excentricidad en una sola dirección 0.15 m

Ancho de la cimentación efectiva B' 0.94 m

Longitud de la cimentación efectiva L' 1.28 m



Longitud de la cimentación efectiva 1.28 m

Longitud de la cimentación efectiva 0.32 m

Area de la cimentación efectiva A' 1.19 m2

Angulo de la carga respecto a la vertic β 0.00 º

Se identifica el caso de acuerdo a su area efectiva y se usa la Tabla según el caso

CASO I CASO II CASO III CASO IV

0.2 0.1

Según Tabla

0.21 0.85





30.14

1.44 BIEN

15.67

1.22 BIEN





2.11 BIEN1.00

1.56 BIEN


2136 KN/m2 712 KN/m2

componentes del momento con respecto a los ejes (x,y) esta condición es equivalente excéntricamente como x = eB, y = eL

Df

eL

eB

L1

L2

eL/L ≥1/6 eB/B≥1/6

eL/L <0.5 0<eB/B<1/6

eL/L <1/6 0<eB/B<0.5

eL/L <1/6 eB/B<1/6



qu = qadm =

N q=tan2(45+φ '2 )e

π tanφ '


qu=c ' N cF csF cdF ci+qN qF qsFqdF qi+12 γB 'N γF γsF γdF γi

qadm=qu

FS

F ci=F qi

F γi=(1− βºφ ' )

2

N γ=(N q−1) tan(1 .4 φ' )

F cs=1+0 .2(B 'L' )Fqs=F γs=1

F cs=1+0 . 2(B 'L' ) tan2(45+ φ '2 )

Fqs=F γs=1+0 .1(B 'L' ) tan2(45+φ '2 )

F cd=1+0.2(D f

B ' )Fqd=F γd=1

F cd=1+0.2(D f

B ' ) tan(45+φ '2 )


B ' ) tan(45+φ '2 )

F ci=(1−βº

90 º )2

eLL

=eBB

=

L2

L=

L1

L=

F8


F9


F10


F11


F12


F13


F14


F15


F16


F17


F18


F23



ASENTAMIENTO ADMISIBLE EN CIMENTACIONES

Es un asentamiento superficial nos controla directamente la capacidad de carga admisible. Debiendo considerarse en dos consideraciones que es el asentamiento total y asentamiento diferencial. Del cual puede dividirse en dos categorias:Asentamiento inmediato o elastico y asentamiento por consolidación.

DESCRIPCION SIMB. VALORES UND




Espesor de la cimentación t 0.23 m

Altura H 2.00 m

Carga que es transmitida de la estructura 190.00 KN/m2

Modulo de elasticidad 15000000 KN/m2

Coeficiente de poisson 0.30

Modulo inicial del suelo al nivel desplant Eo 9000.00 KN/m2

Coeficiente de fallaci K 500.00 KN/m2m

Carga que se transmite P 285.00 KN/m2

FORMULA GENERAL

1.38 13.02

1.45

Según la tabla0.74

0.79

0.90

Asentamiento Elástico

Se 0.014 mSe 1.4 cmSe 14 mmSe 3.54 pulg.

Df

qo

Ef

us

Factor de influencia para la variación Es con la profundidad (IG)

Factor de corrección por rigidez de la cimentación (IF)

Factor de corrección por profundidad de desplante (IE)

EXPIE 5.3

11

IE=1−1

3 .5 EXP [ 1.22μ−0 .4 ] (BeD f

+1 .6)

IF=π4

+1

4 . 6+10( Ef

Eo+Be2

k )( 2tBe )

3

IG= f ( β=EoKBe

,HBe

)

Se=qoBCs(1−u

s2 )

Eo

Se=qoBIG I F I E(1−u

s2 )

Eo

Be=√ 4∗B∗Lπ

β=EoHBe

HBe

=

Se=qoBeIG I F I E(1−u

s2 )

Eo

F9


F10


F11


F12


F13


F14


F15


F16


F17


F18


F23


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