CIMENTACIONES SUPERFICIALES

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

CRITERIOS DE DISEÑO DE CIMENTACIONES

TIPOS DE CRITERIOS

Esfuerzo Permisible Transmitido

Se obtiene empíricamente al observar que la presión máxima no causa daño estructural en diferentes condiciones de suelos. Lo anterior no significa que no ocurrirán asentamientos. Esta presión admisible es válida para tamaños de cimentación y tipos de estructuras para las cuales las reglas prácticas se han establecido. Los valores son conservadores y es difícil averiguar en qué datos han sido basados. Las fallas registradas se atribuyen a mala clasificación de suelos, en vez de mala regla empírica. En muchos casos se verifica con ensayos de carga, que pueden no ser significativos.

Factor de Seguridad contra Falla por Capacidad Portante

Es un método más racional que el anterior. Debe evitarse este tipo de falla. El factor de seguridad (2 a 4) debe reflejar no sólo la incertidumbre en el análisis de capacidad portante, sino la observación teórica y práctica que el asentamiento no es excesivo. No debe usarse sin estimar el asentamiento. Se presenta la forma de determinar q.

Movimientos Permisibles

Es el verdadero criterio de diseño para la mayoría de estructuras. Existen dos problemas al aplicar el criterio: (a). Qué movimiento puede ser tolerado por la estructura y (b). Cómo se pueden predecir tales movimientos.

MOVIMIENTOS PERMISIBLES

Existe una gran cantidad de información disponible sobre métodos de predicción de asentamientos en edificaciones, más poca información sobre la cantidad y tipo de movimiento que la edificación puede tolerar sin causar daño. Es necesario determinar el asentamiento permisible. Criterios de Diseño

El asentamiento tiene importancia por tres razones: aspecto, condiciones de servicio y daños a la estructura. Los tipos de asentamiento son:

a. Asentamiento Uniforme

b. Inclinación

c. Asentamiento No-Uniforme

Existen asentamientos máximos y asentamientos diferenciales. El asentamiento diferencial se caracteriza por la distorsión angular. El asentamiento admisible depende de muchos factores, tal como se ilustra en la Tabla 14.1 y la Fig.14.8 de Lambe y Whitman.

Relación entre Asentamiento y Daño

Tiene mayor importancia el asentamiento diferencial que el total, aún cuando es más difícil estimar el diferencial. Lo anterior es debido a que la magnitud del diferencial depende del suelo y la estructura.

Usualmente se establecen relaciones entre la distorsión máxima y el asentamiento diferencial máximo, luego se tiene relaciones entre el asentamiento diferencial máximo y el asentamiento máximo de una zapata. Usualmente se especifica para zapatas de edificios comerciales un asentamiento total admisible de 1 pulgada.

PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO PARA ZAPATAS EN ARENA EN BASE A ENSAYOS SPT

Dimensiones

CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN ARCILLA

CRITERIOS DE CAPACIDAD PORTANTE

Los factores de capacidad portante para zapatas en material homogéneo fueron presentados por Skempton (1951).

qu = Su. Nc + γt.d

Donde para d/B = 0:

Nc = 5.14 para cimentación corrida

Nc = 6.20 para cimentación circular o cuadrada

Nc = 5 (1 + 0.2 B/ L) para cimentación rectangular B x L

En el gráfico se presentan los valores de Nc para diferentes d/B.

Los factores de seguridad contra una falla drenada (considerando C y φ ) también deben verificarse. Generalmente, a mayor sobreconsolidación de la arcilla, existe una mayor tendencia para que la condición drenada controle la capacidad resistente.

Efecto de la Anisotropía

(Su)α = (Ks +[1-Ks] sen² α) Suv

Suv = Su cuando σ1f es vertical.

α = ángulos entre la horizontal y σ1f. La resistencia a usarse en la ecuación de capacidad portante es el promedio de Su (V) y Su (H).

Efecto de la Heterogeneidad

Este efecto se ilustra para el caso de un suelo cohesivo bicapa (DM-7)

CRITERIOS DE ASENTAMIENTO

Terzaghi y Peck (1967) consideran que no es práctica una estimación precisa del asentamiento, ya que existen numerosos factores a ser considerados (propiedades del suelo, tamaño de zapata, profundidad de cimentación, ubicación del nivel freático,etc). En condiciones normales se deben utilizar reglas simples y prácticas. Los cálculos refinados sólo se justifican si el sub-suelo contiene estratos de arcilla blanda.

Terzaghi y Peck recomiendan un factor de seguridad de 3 contra la falla por capacidad portante. La satisfacción de este requisito depende si la arcilla es normalmente consolidada (NC) o sobreconsolidada (OC). Si la arcilla es NC los asentamientos total y diferencial serán grandes. El asentamiento variará en función del ancho de zapata y la carga. Los procesos de reducir el asentamiento al reducir la carga son inefectivos y costosos (es mejor utilizar plateas). Si la arcilla es OC, el valor de qa que corresponde a un FS=3 será siempre menor que la presión de pre consolidación. El valor de ∆ρ en estas arcillas es aproximadamente igual a los valores de ∆ρ de zapatas en arenas adecuadamente diseñadas.

El asentamiento en arcillas puede estimarse de los resultados de ensayos de consolidación unidimensional en muestras inalteradas. El asentamiento así calculado debe reducirse utilizando el factor de corrección de Skempton y Bjerrum(1957),

Los datos de Bjerrum (1963) de máxima distorsión angular con máximo asentamiento diferencial no se aplican cuando la cimentación está en depósito profundo de arcilla compresible. El asentamiento diferencial en arenas tiende a ser más irregular que en arcillas en proporción, pero no en magnitud.

MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE ASENTAMIENTOS

Todos los métodos disponibles se basan en aplicaciones empíricas de la teoría de elasticidad. Se realizan dos simplificaciones generales.

a. Las deformaciones son pequeñas e independientes del tiempo (a masa constante).

b. Los esfuerzos y las deformaciones se relacionan linealmente.

La aplicación de la teoría de elasticidad es empírica porque se realizan ciertas modificaciones (generalmente a las propiedades del material utilizadas en el análisis) para hacer las simplificaciones menos restrictivas.

De la teoría elástica, ρ = f (carga, geometría y constantes elásticas). Así, ρ puede ser evaluado si las constantes elásticas se miden. Pero las propiedades esfuerzo-deformación de suelos dependen de varios factores (condición de esfuerzo inicial, historia de esfuerzos, sistema de esfuerzos aplicados, nivel de esfuerzos,

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