Capacidad de carga en suelos cohesivos Y Ejemplos PDF

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RESUMEN SOBRE LA CAPACIDAD DE CARGA EN LOS SUELOS COHESIVOS INCLUYENDO EJEMPLOS...

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2.2.1 Capacidad de carga en suelos cohesivos

Figura 2-11 Envolvente de falla en ensayos no drenados sobre arcillas saturadas

El exceso de presión intersticial que se genera en el suelo de cimentación arcilloso se disipa con lentitud, lo cual conlleva a un aumento lento del esfuerzo efectivo y, por tanto, a un aumento de la resistencia al corte.

τf

Фu=0 El periodo crítico para la estabilidad de la estructura de cimentación se lleva al final de la construcción cuando la arcilla no está drenada. El análisis en esta condición se puede desarrollar en términos de esfuerzos totales y de resistencia no drenada (Cu). La resistencia no drenada, Cu, se obtiene con muestras de suelo sometidas a condiciones no drenadas durante todo el ensayo en la cámara triaxial, donde no se permite el drenaje durante la aplicación de la presión de la cámara ni durante la aplicación de la presión vertical.

Cu

σ3

σ1

σ1 σ3

σ

Puesto que Фu=0 entonces

τ=Cu La cohesión no drenada determina la resistencia al corte no drenada. De este modo, por lo general, Cu se denomina resistencia al corte no drenada; y como la envolvente de falla es horizontal, entonces: Cu=(σ 1 - σ3)/2

Figura 2-10 Relaciones esfuerzodeformación en ensayos no drenados sobre arcillas saturadas

El valor de la resistencia al corte no drenada de una arcilla puede utilizarse para indicar su estado de consistencia. Tabla 2.5 Consistencia de las arcillas según Terzaghi y Peck (1967) Consistencia

σ1 - σ3

Arcilla preconsolidada

Arcilla normalmente consolidada

0

5

10

15

20

ε%

Muy blanda Blanda Media Rígida Muy rígida Dura

Cu (kN/m 2) 200

En las arcillas normalmente consolidadas la relación de vacíos y el contenido de humedad disminuyen con la profundidad y en consecuencia, aumenta la resistencia al corte no drenada.

Las arcillas preconsolidadas por lo general no presentan una notable reducción del contenido de humedad ni un incremento de la resistencia al corte con la profundidad.

Para Φ =0 Nc=5.14 Sc=Sγ=1 Para zapatas corridas dγ=1 Para Φ=0˚ Kp=tan2(45+Φ/2)=1

EJEMPLO:

d = 1 + 0.2

0.5

c

La cimentación de un muro de carga está constituida por una zapata corrida localizada a 0.5 m de profundidad por debajo del nivel del terreno en un depósito de arcilla saturada. La resistencia al corte no drenada de la arcilla saturada es de 70 kN/m2 y el peso unitario es 18 kN/m3. La carga del muro incluido su propio peso es de 127 kN por cada metro de largo del muro. Calcular el ancho de la zapata necesario para tener un factor de seguridad de 3 contra falla por capacidad portante de la arcilla después de la construcción por los métodos de Terzaghi y Meyerhof

= 1+

0.1

B

B

qu= 70 x 5.14 x (1+0.1/B) qu=359.8+35.98/B kN/m2 Si no se considera la diferencia de densidades entre el suelo y la zapata la carga aplicada, qap, es: qap =

127kN / m B

Entonces:

F.S. =

359.8 + 35.98 / B qu =3= qad 127 B

Resolviendo la ecuación se obtiene B=1.16m Muro de carga

zapata corrida

2. Utilizando la ecuación de Terzaghi para un valor de Φ=0˚ corresponden los siguientes valores para Nc, Nq yNγ: Nc =5.7 Nγ=0 Los valores de los factores de corrección de la forma de la cimentación a emplear son:

Solución: 1. En suelos arcillosos el cálculo de la capacidad portante se realiza teniendo en cuenta condiciones no drenadas para lo cual Φ=0. Utilizando la ecuación 2.5 para determinar la capacidad de carga última de la zapata se tiene:

Sc= Sγ =1.0 Entonces la carga última es: qu=70x5.7x1=399kN/m2

F.S. =

qu q

399 =3 =

127

ad

B qu=CuNcScdc

Utilizando las ecuaciones 2.12, 2.15, 2.19, y 2.16 para el cálculo de los factores de corrección de Meyerhof se tiene:

Utilizando la ecuación de Terzaghi un valor de B=0.95 m.

EJEMPLO: qu=351.58+105.5/B kN/m 2 Una columna transmite una carga de 530 kN incluyendo su propio peso. La columna se apoya en una zapata cuadrada de concreto, cimentada a una profundidad de 1.5 m en un depósito de arcilla dura con

Si no se considera la diferencia de densidades entre el suelo y la zapata la carga aplicada, qap, es:

530kN

cantos rodados de 14 m de espesor. Calcular la dimensión de la zapata necesaria para tener un factor de seguridad de tres (3) contra falla por capacidad portante de la arcilla después

qap = Como

351.58 +105.5 / B

q F.S. = u = 3 = qad

de la construcción. La resistencia no drenada de la arcilla es 57 kN/m2 y el peso unitario es 18 kN/m3. Utilizar los factores de corrección de Meyerhof y Terzaghi. Solución:

B2

530 B2

Resolviendo la ecuación se obtiene B=1.98 m 2. La capacidad de carga última utilizando los factores de Terzaghi es: columna

zapata aislada

Nc=5.7 Sc=1.3 qu=57 x 5.7 x 1.3 qu=422.37=422.37 kN/m2 Entonces se tiene F.S. =

Para Φ=0 Nc=5.14 Kp=tan2(45+Φ/2)=1 Sc=1+0.2 x 1x 1=1.2 para cualquier vlr. de Φ dc = 1+ 0.2

qad

= 3 = 422.37 530 B2

1. Utilizando las ecuaciones 2.19, 2.13 y 2.16 para el cálculo de los factores de corrección de Meyerhof se tiene:

qu

Entonces B=1.94 m. El valor de B, utilizando las ecuaciones de Terzaghi y Meyerhof, son similares. Se puede trabajar con un ancho B=2.0 m EJEMPLO:

1.5 B

dc=1+0.3/B Entonces, la carga última es: qu=57 x 5.14 x 1.2 x (1+0.3/B)

Calcular el peso total (en kN) que puede soportar una zapata cuadra de 2.5 m de lado para tener un Factor de seguridad de 3 contra falla por capacidad portante de la arcilla después de la construcción. La zapata reposa sobre un estrato de arcilla que tiene un espesor de 3m, un resistencia al corte no drenada de 40 kN/m2 y un peso

unitario saturado de 18 kN/m3. Este estrato de arcilla se encuentra sobre otra arcilla que tiene una resistencia al corte no drenada de 70 kN/m2 y un peso unitario saturado de 19 kN/m3. La zapata se encuentra cimentada profundidad.

a

1.5

m

de

Entonces: F.S. =

qad =

322.56 3

qu qad

=3

= 107.5kN / m 2

qap q ad La carga aplicada debe ser menor de 107.5 kN/m2. El peso total que puede soportar la cimentación para que cumpla con un factor de seguridad de 3 contra falla por corte debe ser menor que P: P=107.5 x 2.5 x 2.5=672 kN. d=1.5 CU1=40 kN/m2

EJEMPLO

CU2=70 kN/m2

Solución: Utilizando las fórmulas de corrección de Hansen tenemos:

Una columna transmite a una zapata cuadrada de concreto cimentada a una profundidad de 1.5m una carga de 500 kN, incluido su propio peso. La zapata se encuentra en un depósito de arcilla con cantos rodados, compacta, de 14 m de espesor.

Cu2/Cu1=70/40=1.75 d/b=1.5/1.25=1.20 K=D/B=1.5/2.5=0.6

columna

Trabajando con la Figura 2.9 de K...