2 capacidad portante ejemplo

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MODULO I: INGENIERÍA GEOTÉCNICA

CIMENTACIONES SUPERFICIALES:CAPACIDAD PORTANTE EN SUELOS

EJEMPLOS APLICATIVOS

Dr. Ing. Jorge L. Cárdenas Guillén [email protected]

Marzo, 2014

TEORÍA DE CAPACIDAD DE CARGA

Ejemplo 1

2Ingeniería Geotécnica

Una cimentación cuadrada en planta mide 1.5m x 1.5m. Las propiedades de resistencia del terreno de fundación son: ángulo de fricción interna igual a 20° y cohesión de 15.2 kN/m2. El peso especifico del suelo es 17.8 kN/m3.Determinar la carga bruta admisible sobre la cimentación considerando:a.La falla en el terreno es de tipo general. b.La falla en el terreno es de tipo general. c.Comentar las diferencias de los resultados.

Nota:Asumir un FS igual a 3 y la profundidad de empotramiento igual a 1m.Considerar la ecuación propuesta por Terzaghi


Ejemplo 1 – Solución 1.a


De la ecuación de Terzaghi, para cimentación cuadrada:

NBNqNcq qcult 4.03.1

Para: 20 69.17cN

44.7qN

64.3NSustituyendo ,

285.520

87.3843.13255.34964.38.175.14.044.78.17169.172.153.1

mkN

qult


Ejemplo 1 – Solución 1.a


La carga admisible es:

262.173385.520 mkN

FSqq ult

adm

La carga admisible bruta total es:

kNBqQ adm 65.3905.15.162.1732


Ejemplo 1 – Solución 1.b


De la ecuación de Terzaghi, para cimentación cuadrada y para falla por corte local:

*** 4.0867.0 NBNqNcq qcult

Para: 20 85.11* cN

88.3* qN

12.1* NSustituyendo ,

23.237

0.121.692.15612.18.175.14.088.38.17185.112.15867.0

mkN

qult


Ejemplo 1 – Solución 1.b


La carga admisible es:

21.7933.237 mkN

FSqq ult

adm

La carga admisible bruta total es:

kNBqQ adm 98.1775.15.11.792


Ejemplo 2


Se ha considerado una cimentación cuadrada (B x B) para soportar una carga admisible bruta de 670 kN, con FS igual a 3.

Las propiedades de resistencia del terreno de fundación son: ángulo de fricción interna igual a 34° y con cohesión nula. El peso especifico natural del suelo es 16.5kN/m3 y saturado es 18.6kN/m3 . El nivel freático esta a 0.60m de la superficie y la profundidad de cimentación es de 1.20m. Determinar las dimensiones de la zapata. Utilizar la ecuación general de la capacidad portante.


Ejemplo 2 - Solución


De la ecuación de la carga admisible, en términos de la carga admisible bruta :

idSNBidSNqidSNc

FSqq qqqqccccu

adm 21

31

222

670 mkNBB

Qq admadm

De la ecuación general de la carga admisible, en términos de la capacidad portante del terreno:

Para cargas verticales , nivel freático entre la base y la superficie (caso I) y suelos con cohesión nula:

dSNBdSNq

FSqq wsatqqqult

adm 21

31




34

44.29qN

06.41N

Para

Factores de capacidad de carga:

67.134tan1tan1

LBSq

6.04.014.01

LBS

Factores de forma:

Cálculos de los factores de la ecuación de capacidad ultima




34Para

Factores de profundidad de carga:

BBB

Dd fq

31.0120.134sen134tan21sen1tan21 22

1d

Sobre-carga:

2

11

06.15

6.86.09.9106.186.020.15.166.0

mkN

HDHq wsatwfw




BB

BB

qadm

31.3551.7681.246

16.006.41106.182131.0167.144.2906.15

31

Remplazando en la ecuación de la capacidad admisible:

Combinando las ecuaciones de carga admisible:

BBB

31.3551.7681.2466702

Solucionando la ecuación cubica:

mB 40.1


Ejemplo 3


Una zapata cuadrada debe soportar una masa total bruta admisible de 15.29tn. La profundidad de la cimentación es de 0.7m. La carga esta inclinada un ángulo de 20° respecto a la vertical. Determine el ancho B de la cimentación. Considere la ecuación general de capacidad de carga y un FS igual a 3.




De la ecuación de la carga admisible, en términos de la carga admisible bruta :

idSNBidSNqidSNc

FSqq qqqqccccult

adm 21

31

22

222

000,1581.9290,15 mkNB

mNBB

Qq admadm

De la ecuación general de la carga admisible, en términos de la capacidad portante del terreno:

Para suelos con cohesión nula y sin nivel freático :

idSNBidSNq

FSqq qqqqult

adm 21

31




30

44.18qN

4.22N

Para


577.130tan1tan1

LBSq

6.04.014.01

LBS

Factores de forma:





30Para


BBB

Dd fq

20.017.030sen130tan21sen1tan21 22

1d

Factores de inclinación de carga:

605.090201

901

22

qi

11.0302011

22

i

Sobre-carga:

2

1

6.12

0.187.0

mkN

Dq f




BB

BB

qadm

43.489.1473.73

11.016.04.221821605.0202.01577.14.186.12

31

Remplazando en la ecuación de la capacidad ultima:

Combinando las ecuaciones de carga admisible:

BBB

43.489.1473.731502

Solucionando la ecuación cubica:

mB 30.1


Ejemplo 4


Una cimentación corrida de base 1.8m esta sometida a un momento generando una excentricidad de carga de 15 cm. Determine la carga ultima de la cimentación. La profundidad de la cimentación es de 1.20m. La profundidad de la cimentación es de 1.20m. Las propiedades de resistencia del terreno de fundación son: ángulo de fricción interna igual a 35° y con cohesión nula. El peso especifico natural del suelo es 17.3kN/m3. Considere la ecuación general de capacidad de carga y un FS igual a 3.




De la ecuación general, para cimentación cuadrada:

idSNBidSNqidSNcq qqqqccccult 21

Para suelos con cohesión nula, sin nivel freático, carga vertical y base corregida:

dSNBdSNqq qqqult *

21

Corrección de la base por excentricidad:

eBB 2*

1 fDq 276.203.172.1 mkNq

mB 50.115.028.1*

Sobre-carga:




35

3.33qN

03.48N

Para


130tan01tan1*

LBSq

104.014.01*

LBS

Factores de forma:





35Para


17.150.120.135sen130tan21sen1tan21 2

*2

BD

d fq

1d

Sustituyendo en la ecuación de la capacidad ultima,

202.14321103.485.13.172117.113.3376.20 mkNqult

La carga ultima neta:

metrokNqBQ ultult 214802.143215.11*


¿ PREGUNTAS ?

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