INGENIERÍA CIVILCIMENTACIONES______________________________________________________________________

UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

E.A.P: Ingeniería Civil

INFORME N° 2

TEMA:

“CAPACIDAD PORTANTE EN TALUDES Y PLATEAS DE CIMENTACION”

CURSO:

CIMENTACIONES

ALUMNO:

Elvis Cueva Choquehuanca

PROFESOR:

Ing. Moises Araca Chile

Juliaca / MAYO / 2016

INFORME

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INTRODUCCION

La ingeniería de cimentaciones puede definirse como el arte de transmitir de manera económica cargas estructurales al terreno, de forma que no se produzcan asentamientos excesivos1.

Cuando una estructura transmite sus cargas al terreno a través de la cimentación, se producen inevitablemente deformaciones fundamentalmente asientos). El arte de cimentar consiste pues en obtener, a la vista de las características tanto del terreno como de la estructura, las condiciones más favorables de apoyo, de manera que los asientos no resulten perjudiciales.

La ingeniería de fundaciones se ha concentrado principalmente en el análisis y diseño de cimentaciones para edificaciones en áreas planas y es muy escasa la investigación sobre el comportamiento y diseño de cimentaciones cerca o sobre taludes. La diferencia fundamental de un cimiento en terreno plano y uno sobre un talud o ladera es la falta de confinamiento lateral para el suelo de fundación en el caso de un talud. Esta falta de confinamiento puede generar los siguientes problemas:

Aparición de esfuerzos de tensión en el suelo de cimentación y la posibilidad de agrietamiento del suelo, la cimentación, la mampostería y la estructura.

La disminución de la capacidad de soporte del suelo de cimentación debida a la presencia del talud.

La variación de los módulos de reacción del suelo a medida que la cimentación se acerca al talud, lo cual puede inducir asentamientos diferenciales.

La falla de los taludes al cortante, la cual se evalúa mediante sistemas de equilibrio límite.

OBJETIVOS:

OBJETIVOS GENERAL:

Conocer la capacidad portante en taludes

OBJETIOS ESPECIFICOS:

Conocer los factores que intervienen en la estabilidad de los taludes

Identificar las fallas más comunes de estabilidad y deslizamiento

Conocer los métodos correctivos mecánicos para la corrección de las fallas de

los taludes así como los métodos de cálculo,

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INGENIERÍA CIVILCIMENTACIONES______________________________________________________________________TIPOS DE FALLAS MÁS COMUNES EN LOS TALUDES

En primer lugar se distinguen las que efectúan principalmente a las laderas de las que ocurren sobre todo en los taludes artificiales,

A) Factores geomorfológicos:

1) Topografía de los alrededores del talud2) Distribución de las discontinuidades y estratigraficaciones

B) Factores internos:

1) Propiedades mecánicas de los suelos constituyentes2) Estados de esfuerzo actuantes3) Factores climáticos y concretamente el agua superficial y subterránea.

Se presentan a continuación las fallas más comunes de los taludes en las vías terrestres. En primer lugar se distinguen las que afectan principalmente a las laderas naturales de las que ocurren sobre todo en los taludes artificiales

CAPACIDAD PORTANTE DE CIMIENTOS SUPERFICIALES

El problema de la capacidad portante de cimientos superficiales se ha solucionado con teoría de plasticidad desde hace ya bastante tiempo (por ejemplo Prandtl, 1923 y Reissner, 1924; Terzaghi, 1943; Brinch-Hansen, 1950; Meyerhof, 1953; Vesic, 1975), suponiendo siempre el terreno de apoyo del cimiento horizontal.y de extensión lateral infinita (Figura 1)

LOS ESFUERZOS DE TENSIÓN EN EL SUELO CERCA A LOS TALUDES

La falta de confinamiento lateral puede inducir esfuerzos de tensión en el suelo. Existen teorías comprobadas en modelos de laboratorio y en el campo que permiten determinar la localización y características de estas grietas de tensión. Las grietas de tensión se forman en la corona de taludes en suelos cohesivos debido a la baja resistencia del suelo a los esfuerzos de tensión (Abramson y otros, 2002). La profundidad de las grietas de tensión puede obtenerse teóricamente por medio de la ecuación:

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Donde:

Zc = profundidad de la grieta de tensión

C = cohesión

Estas grietas se forman a corto plazo después de la realización de cortes en los taludes y su profundidad trata de aumentar con el tiempo. Igualmente en materiales estructurados como

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Zc= 2 cγ

tan2(45+ 12

ϕ)

figura 2. Ocurrencia de agrietamientos relacionados con los esfuerzos de tensión cerca a la corona de un talud.

Figura 1. Falta de confinamiento lateral en un talud en comparación con una construcción en terreno semi-plano

INGENIERÍA CIVILCIMENTACIONES______________________________________________________________________suelos residuales o rocas blandas, la debilidad de las fracturas permite la formación de grietas de tensión.

Comúnmente estas grietas de tensión se traducen en grietas en el piso de las construcciones y ocasionalmente en fisuras o grietas en las vigas de amarre de la cimentación y en los elementos de mampostería.

En el período de diseño estas grietas de tensión generalmente no son tenidas en cuenta como parámetro, pero una vez aparecen las grietas o fisuras en las construcciones existen pocas maneras de resolver el problema.

Es muy común en el medio colombiano la presencia de estas grietas, las cuales son un problema importante post-venta en los programas de vivienda.

Las grietas de tensión pueden terminar en un problema de estabilidad general del talud y en ocasiones en el colapso o falla de elementos estructurales.

Figura 3. Agrietamientos en la corona de excavaciones.

LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE CIMIENTOS SOBRE TALUDES

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INGENIERÍA CIVILCIMENTACIONES______________________________________________________________________La capacidad de soporte del suelo cerca o sobre taludes es inferior a la capacidad de soporte de mismo suelo en topografía semi-plana. La capacidad de soporte sobre taludes se puede calcular mediante la expresión (Meyerhof, 1957).

Donde:

Ncq y N q son los factores de capacidad de soporte, los cuales se pueden obtener de acuerdo

a la figura No. 4

c

La capacidad de carga ultima total de una losa de cimentación se puede determinar mediante la misma ecuación utilizada para cimentaciones superficiales (consulte la sección 3.6), o

(En el capítulo 3 se dan los valores apropiados de los factores de capacidad de carga, así como los factores de forma, profundidad y de inclinación de la carga.) El término B en la ecuación (3.19) es la dimensión menor de la losa. La capacidad neta ultima de una losa de cimentación es

Para calcular la capacidad de carga permisible neta se debe emplear un factor de seguridad apropiado. Para losas sobre arcilla, el factor de seguridad no debe ser menor que 3 bajo carga muerta o carga viva máxima. Sin embargo, ante las condiciones más extremas, el factor de seguridad debe ser de al menos 1.75 a 2. Para losas construidas sobre arena, normalmente se debe emplear un factor de seguridad de 3. En la mayoría de las condiciones de trabajo, el factor de seguridad contra la falla de capacidad de carga de losas sobre arena es muy grande.

Para arcillas saturadas con f 5 0 y en condición de carga vertical, la ecuación (3.19) da

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q=*Ncq+ 12

γBNγq

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EJERCICIOS:

TALUDES

En la figura 4.14, para una cimentación superficial continua en una arcilla se dan los datos siguientes: B 5 1.2 m, Df 5 1.2 m, b 5 0.8 m, H 5 6.2 m, b 5 30°, peso específico del suelo 5 17.5 kNYm3, f 5 0 y c 5 50 kNYm2. Determine la capacidad de carga permisible total con un factor de seguridad FS 5 4.

SOLUCIÓN

Como B , H, se supondrá que el número de estabilidad Ns 5 0. De la ecuación (4.39),

qu=cNcq

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INGENIERÍA CIVILCIMENTACIONES______________________________________________________________________Se tiene que

DfB

=1.21.2

=1

YbB

=0.81.2

=0.67

Para b 5 30°, Df YB 5 1 y bYB 5 0.67, en la figura 4.16 se obtiene Ncq 5 6.3. De aquí,

qu=(50 ) (6.3 )=315 kN /m2

Y

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Qperm= quFS

=3154

=78.8 KN /m2RESPUESTA

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EJERCIOS:

PLATEAS:

Determine la capacidad de carga última neta de una losa de cimentación que mide 15 3 10 msobre arcilla saturada con cu 5 95 kNym2, f 5 0 y Df 5 2 m.

SOLUCIÓN

De la ecuación (6.10),

Qneta (u )=5.14 cu(1+( 0.195 BL ))(1+0.4 Df

B)

Qneta (u )=5.14 (95)(1+( 0.195∗10L ))(1+0.4 2

10)

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RESPUESTA Qneta (u )=595.9 KN /m2

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CONCLUSIONES:

Para poder determinar el tipo de cimentación a utilizar, es necesario conocer las propiedades y características de cada uno de los suelos encontrados. Así como su granulometría, plasticidad, ángulo de fricción interna del suelo, cohesión, peso específico y otros.

Se establecieron de una manera específica los tipos de cimentaciones más comunes, como superficiales, profundas y semiprofundas. Para las cuales se hace necesario conocer la capacidad de carga del suelo donde se necesita apoyar la cimentación, que se puede determinar mediante los métodos propuestos por Terzaghi y Meyerhof.

Se hizo una recopilación de los estudios de laboratorio realizados en la ciudad de San Miguel, representados mediante tablas estratigráficas y una zonificación de la ciudad. En ellas se determinan el tipo de material predominante en cada una de las zonas y la resistencia a la penetración “N”, establecidos mediante ensayos de penetración estándar.

RECOMENDACIONES:

No se deberá considerar para la ejecución de los diferentes tipos de cimentaciones, los valores de las tablas estratigráficas recopiladas con la información de los estudios de laboratorios, realizados en los suelos de la ciudad de San Miguel, ya que son representaciones generales y promedios que sirvieron de base en esta investigación.

Es conveniente en el área a construir, realizar una exploración geotécnica exhaustiva de la zona, con los diferentes ensayos de laboratorio. Dependiendo de la magnitud de la obra, es recomendable realizar ensayos triaxiales y de consolidación.

Como ingeniero realizador o constructor de la obra es necesario conocer las propiedades y características de suelos, para poder determinar y verificar la capacidad de carga del suelo que soportará la estructura, ya que generalmente el subsuelo de la ciudad es predominante el material arcilloso.

REFERENCIAS:

Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Braja M. Das, 2001, Editorial Thomson Learning.

Principios de Ingeniería de Cimentaciones, Braja M. Das, 2001, Editorial Thomson Learning.

Ingeniería de Cimentaciones, Peck. Hanson. Thornburn, 1993, Editorial Limusa S.A. de C.V. • Cimentaciones, A.L. Little, 1965, Editorial Continental S.A.

Manual de Cimentaciones Profundas, Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos A.C., 2001, Editorial Regina de Los Angeles S.A.

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