CAPITULO IV.- CAPACIDAD DE CARGA EN SUELOS

4.1 EL MODELO DE KRISTIANOVICH

Correspondencia de un cimiento con la Balanza de Kristianovich.

p=γ.D

Falla de fondo en una excavación.

Los casos limites estarían representados por:o Roca sana, y o Liquido de resistencia nula al esfuerzo cortante

p=γ.D

4.2 CAPACIDAD DE CARGA DE UN SUELO: TEORIA DE TERZAGHI

La capacidad de carga de un suelo (qc), se define como el estado límite

de falla de un suelo en una cimentación.

La teoría de Terzaghi se aplica a suelos con cohesión (c) y fricción (ø)

para cimientos superficiales (Df/B) ≤ 5 … 4.1 de Norma E.050.

4.2 CAPACIDAD DE CARGA DE UN SUELO: TEORIA DE TERZAGHI

Expresión general:

qc = c.Nc + q.Nq + ½ γ.B.Nγ

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ

Donde Nc, Nq y Nγ son los factores de capacidad de carga, adimensionales y

que solo dependen de ø.

Factores de capacidad de carga para falla general.

4.2 CAPACIDAD DE CARGA DE UN SUELO: TEORIA DE TERZAGHI

Expresión general:

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ

Para zapata cuadrada:

qc = 1.3 c.Nc + γ.Df.Nq + 0.4 γ.B.Nγ

Para zapata circular:

qc = 1.3 c.Nc + γ.Df.Nq + 0.6 γ.R.Nγ

4.2 CAPACIDAD DE CARGA DE UN SUELO: TEORIA DE TERZAGHI

En suelos arenosos sueltos o arcillosos blandos, Terzaghi considera que al

penetrar el cimiento no logra desarrollarse el estado plástico hasta puntos tan

lejanos como E y E’, sino que la falla ocurre antes, a carga menor, por

haberse alcanzado un nivel de asentamiento en el cimiento que, para fines

prácticos equivale a la falla del mismo.

En falla general:

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ

En falla local:

qc = (2/3c).N`c + γ.Df.N`q + ½ γ.B.N`γ

FALLA GENERAL FALLA LOCAL

a)Expresión general:

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ qc = (2/3c).N`c + γ.Df.N`q + ½ γ.B.N`γ

b) Para zapata cuadrada:

qc = 1.3 c.Nc + γ.Df.Nq + 0.4 γ.B.Nγ qc = 1.3(2/3c).N`c + γ.Df.N`q + 0.4 γ.B.N`γ

c) Para zapata circular:

qc = 1.3 c.Nc + γ.Df.Nq + 0.6 γ.R.Nγ qc = 1.3(2/3c).N`c + γ.Df.N`q + 0.6 γ.R.N`γ

Factores de capacidad de carga para falla local.

Factores de capacidad de carga para falla general y falla local.

Aplicación en Suelos puramente cohesivos (c≠0; ø=0)

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ (expresión general)

Cuando ø=0: Nc = 5.70, Nq = 1.0, Nγ =0.0

a) En cimiento infinitamente largo:

qc = 5.70 c + γ.Df

b) En cimiento cuadrado y circular:

qc = 1.3 (5.70 c) + γ.Df

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ (expresión general)

Cuando ø=0: Nc = 5.70, Nq = 1.0, Nγ =0.0

a) En cimiento infinitamente largo:

qc = 5.70 c + γ.Df

b) En cimiento cuadrado y circular:

qc = 1.3 (5.70 c) + γ.Df

qc = c.Nc + γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ (expresión general)

a) En cimiento infinitamente largo:

qc = γ.Df.Nq + ½ γ.B.Nγ

b) Para zapata cuadrada:

qc = γ.Df.Nq + 0.4 γ.B.Nγ

c) Para zapata circular:

qc = γ.Df.Nq + 0.6 γ.R.Nγ

Aplicación en suelos gruesos: arena y gravas (c=0 ;ø≠0)

COMPRESION NO CONFINADA (NTP 339.167 - ASTM D 2166)

“Consiste en determinar la resistencia a la compresión no confinada de

suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas, aplicando carga axial,

usando cualquiera de los métodos de resistencia controlada o

deformación controlada. Sirve únicamente para SUELOS

COHESIVOS”.

Resistencia a la compresión no confinada, es la carga por

unidad de área a la cual una probeta de suelo, cilíndrica o prismática,

falla en el ensayo de compresión simple”. Norma MTC E 121

4.2 CAPACIDAD DE CARGA DE UN SUELO: TEORIA DE TERZAGHI

COMPRESION NO CONFINADA (NTP 339.167 - ASTM D 2166)Solo en suelos cohesivos

c = qu/c

qu

COMPRESION NO CONFINADA (NTP 339.167 - ASTM D 2166)Solo en suelos cohesivos

CORTE DIRECTO (NTP 339.171 - ASTM D 3080)

“Tiene por objeto establecer el procedimiento de ensayo para

determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo

consolidada y drenada, por el método del corte directo.

Este ensayo puede realizarse sobre todos los tipos de

suelos, con muestras inalteradas y remoldeadas”.

CORTE DIRECTO (NTP 339.171 - ASTM D 3080)

GRAFICAS DEL ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VALORES TIPICOS DEL ANGULO DE FRICCION

Grupo 02 Cohesión del suelo : 0.51 Kg/cm²Ángulo de fricción interna: 23.43

N° Peso Esfuerzo Humedad Humedad Esfuerzo Proporción Peso Peso especimen volum. seco Normal Natural saturada de corte esfuerzos volum. Nat volum. Sat

[gr/cm³] [Kg/cm²] [%] [%] [Kg/cm²] t/s [gr/cm³] [gr/cm³]1 1.346 0.50 22.55 23.23 0.668 1.337 1.650 1.6592 1.575 1.00 16.60 22.52 1.066 1.066 1.837 1.9303 1.544 1.50 19.57 23.08 1.102 0.735 1.847 1.901

RESULTADOS DEL ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Estimación de la cohesión del suelo con el ensayo SPT:Estimación de la cohesión del suelo con el ensayo SPT:

Estimación de la cohesión del suelo con el ensayo SPT:Estimación de la cohesión del suelo con el ensayo SPT:

En suelos gruesos:

Estimación del ángulo de fricción del suelo con el ensayo SPT:Estimación del ángulo de fricción del suelo con el ensayo SPT:

Arenas muy finas situadas bajo el nivel freático, el valor de N

se corrige (Peck, Hanson y Thorburn):

N = 15 + (1/2) (N`-15) (solo cuando N>15)

Arenas muy finas situadas bajo el nivel freático, el valor de N

se corrige (Peck, Hanson y Thorburn):

N = 15 + (1/2) (N`-15) (solo cuando N>15)

4.2 CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE

qad = qc / FS

FS es un factor de seguridad, que varia de 1 a 3.

Es necesario conocer que el suelo no tiene capacidad

admisible, porque esta sujeto a la variación de la

capacidad de carga y del factor de seguridad elegido.

La capacidad de carga depende del tipo y la forma del

cimiento (B), por lo tanto el suelo no presenta un único

valor de capacidad de carga.