CIMENTACIONES SUPERFICIALES Dr. Jorge E. Alva …

1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES Dr. Jorge E. Alva hurtado 1. CRITERIOS DE DISE O DE CIMENTACIONES TIPOS DE CRITERIOS Esfuerzo Permisible Transmitido Se obtiene emp ricamente al observar que la presi n m xima no causa da o estructural en diferentes condiciones de suelos. Lo anterior no significa que no ocurrir n asentamientos. Esta presi n admisible es v lida para tama os de cimentaci n y tipos de estructuras para las cuales las reglas pr cticas se han establecido. Los valores son conservadores y es dif cil averiguar en qu datos han sido basados. Las fallas registradas se atribuyen a mala clasificaci n de suelos, en vez de mala regla emp rica.

2 En muchos casos se verifica con ensayos de carga, que pueden no ser significativos. Factor de Seguridad contra Falla por Capacidad Portante Es un m todo m s racional que el anterior. Debe evitarse este tipo de falla. El factor de seguridad (2 a 4) debe reflejar no s lo la incertidumbre en el an lisis de capacidad portante, sino la observaci n te rica y pr ctica 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 dise o para la mayor a de estructuras. Existen dos problemas al aplicar el criterio: (a).

3 Qu movimiento puede ser tolerado por la estructura y (b). C mo se pueden predecir tales movimientos. MOVIMIENTOS PERMISIBLES Existe una gran cantidad de informaci n disponible sobre m todos de predicci n de asentamientos en edificaciones, m s poca informaci n sobre la cantidad y tipo de movimiento que la edificaci n puede tolerar sin causar da o. Es necesario determinar el asentamiento permisible. Profesor Principal de la Facultad de Ingenier a Civil de la Universidad Nacional de Ingenier a Criterios de Dise o El asentamiento tiene importancia por tres razones: aspecto, condiciones de servicio y da os a la estructura.

4 Los tipos de asentamiento son: a. Asentamiento Uniforme b. Inclinaci n c. Asentamiento No-Uniforme Existen asentamientos m ximos y asentamientos diferenciales. El asentamiento diferencial se caracteriza por la distorsi n angular. El asentamiento admisible depende de muchos factores, tal como se ilustra en la Tabla y la de Lambe y Whitman. Relaci n entre Asentamiento y Da o Tiene mayor importancia el asentamiento diferencial que el total, a n cuando es m s dif cil 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 distorsi n m xima y el asentamiento diferencial m ximo, luego se tiene relaciones entre el asentamiento diferencial m ximo y el asentamiento m ximo de una zapata.

5 Usualmente se especifica para zapatas de edificios comerciales un asentamiento total admisible de 1 pulgada. 2. PROCEDIMIENTOS DE DISE O PARA ZAPATAS EN ARENA EN BASE A ENSAYOS SPT DEFINICIONES Dimensiones BL = Longitudddw b Cargas QDL = Peso columna + zapata + suelo encima zapata-Ubase ( ) = Carga permanente. QLL = Carga viva normal (act a m s de una vez al a o), incluye cargas normales de viento y nieve. max QLL = Carga viva m xima posible. Ws = Peso total del suelo por encima de base de zapata (antes de la excavaci n excepto s tanos)- empuje hidrost tico.

6 Ws = ( ) (d. - Ubase) Qnet = Carga neta normal = (QDL Ws) + QLL max Qnet = Carga neta m xima = (QDL Ws) + max QLL Esfuerzos q = Esfuerzo total en la base de la zapata q = Esfuerzo neto en la base de la zapata = q - d. - u qa = q permisible (dise o) Deformaciones = Asentamiento (pulg., cm). a = Asentamiento permisible / L = Distorsi n = Asentamiento diferencial METODO DE TERZAGHI Y PECK (1967) Suposiciones a. a = 1 pulgada, en base a max = 1 entonces max= 3/4 b. qa para a = 1 en la (Terzaghi y Peck) y (Lambe y Whitman) para dw 2B Las curvas se aproximan por: 2lg)()12()(3 BBNtsfqapu+ = c.

7 Efecto de nivel fre tico alto (dw/B=0) se incrementa por si d/B= (reduzca qa por 50%) se incrementa por si d/B= (reduzca qa por 33%) Pasos en el Dise o a. Determine el valor de N promedio (se recomienda SPT cada ) a lo largo de z=B para todos los sondajes. b. Utilice para el dise o el valor promedio m s bajo de N de un solo sondaje. Nota: Si N<5 en arena saturada, densifique o emplee pilotes. c. Determine de la el valor de qa para el valor mayor de B. Ajuste dicho valor por el nivel fre tico si dw < B. d. Emplee el valor de qa determinado en c para dimensionar las otras zapatas. e. Verifique que qult >2-3q en base a QDL + max QLL f.

8 Vea el libro de Terzaghi y Peck, pp 508-510 para: - Verificar el efecto de max Qnet en - Ajustar qa por el tama o de la zapata METODO DE PECK Y BAZARAA (1969) Modificaciones al M todo de Terzaghi y Peck (1967) a. Emplee el valor corregido de N=NB (promedio m s bajo),donde: NB = 4N/( + vo ksf) para vo ksf (ksf = rip por pie2) NB = 4N/( + vo ksf) para vo > ksf b. Aumente en 50% el valor de qa de la c. Corrija por nivel fre tico (dw < B/2) seg n la ecuaci n: secoverdaderoseco)2/()2/()(BzaBzaqqvovoa a== = verdadero = real Es decir, el m todo asume que: )(verdadero(seco)(seco))(verdaderovovo = PROCEDIMIENTO RECOMENDADO Asentamiento Permisible a a.

9 Si se especifica ( /L)max, use a = 450 ( /L)max b. Para edificaciones aporticadas t picas, se requiere que: ( /L)max 1/300, que corresponde a a = pulg. Determinaci n de NB y Dr a. Estime el valor de la mayor dimensi n de B. b. Para cada sondaje grafique N y vo con la profundidad de z = 0 a z = 2B y determine los valores de NB. c. Para cada rea representativa, obtenga el promedio m s bajo de NB (de un solo sondaje, no los valores m s bajos de todos los sondajes) y el valor correspondiente de 80/BNDr= * B/L = 1 valor promedio m s bajo de NB de Z = * B/L > 5 valor promedio m s bajo de NB de Z = Determinaci n de qa para el B mayor a.

10 Ecuaci n para qa (tsf) : (tsf = toneladas por pie calculado) )(.) ()( = pulg. Para NB 50 (Dr 80%) f(B)= (2B/1+B) Para 10 < NB <50 f(B)= ( +B) Para NB < 10(Dr<35%) f(B)= B (o si la arena contiene (si la profundidad de alguna materia org nica) la arena B) b. Verifique qa con la Tabla 11-1 del DM-7 y/o el Reglamento Nacional de Construcciones. c. Determine las dimensiones requeridas de la zapata mayor B x L = Q neto / qa d. Si B es significativamente diferente del valor estimado, repita el proceso.