UAPUNIVERSIDAD ALAS PERUANAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL CAPACIDAD DE CARGA (MEYERHOF) MBA ING° MARTIN PAUCARA ROJAS Tacna - Perú 2011 La elección de los criterios normativos del diseño de cimentaciones, tipo de cimientos, su profundidad y carga permisible o carga de apoyo, suele ser un proceso repetitivo. Para que brinden un apoyo adecuado, todas las cimentaciones deben cumplir dos requisitos simultáneos: a)Capacidad de carga por apoyo adecuada cimentación. b) Asentamientos estructurales tolerables. Aunque relacionados, estos dos requisitos no se satisfacen automáticamente al mismo Una cimentación con insuficiente capacidad de apoyo también se asienta excesivamente. pero lo mismo puede sucederle a una cimentación con capacidad adecuada. Por tanto. deben ser revisados para basar el diseño de los cimientos en la condición que resulte crítica. los dos factores. o apoyo. . y asentamiento. capacidad de carga. Hallar y formular correlación entre: › Los factores de capacidad de carga. . Nq y N › ϕ (ángulo de fricción interna) por medio de tablas o ábacos ya existentes. Investigar y calcular las secciones de los cimientos corridos y las secciones de las zapatas en suelos cohesivos y no cohesivos. Nc. . Reducir las capacidades últimas de carga calculadas multiplicándolas por un factor de seguridad de 2 a 3. El factor de seguridad más alto se utiliza donde se tiene menor certeza acerca de las condiciones del subsuelo.DISEÑO DE CIMENTACIONES Determinar la capacidad de carga inherente al tipo o tipos de cimentación posibles. dadas las condiciones del subsuelo y los requisitos estructurales del proyecto. puede ser determinado utilizándose una teoría en la cual se postula un mecanismo de falla y se determina la tensión (qu) en términos de la resistencia al corte del suelo movilizada en la falla y de . y no sólo una cualidad intrínseca del suelo. pero también ocurre que en un suelo específico dicha capacidad varía con el tipo.La capacidad de carga es una característica de cada sistema de suelo cimentación. tamaño y profundidad del elemento de cimentación que aplica la presión. forma. Los distintos tipos de suelo difieren en capacidad de carga. 5 . ESTADO LÍMITE DE SERVICIO qs = qu q adm = qu/FS qadm – Tensión admisible. Sin riesgo de falla o de asentamientos excesivos.ESTADO LÍMITE ÚLTIMO qf – Tensión para lo cual se produce la falla por corte del suelo. FS = 3 a 5 generalmente se utiliza 3. Cimentación continua (corrida) de ancho B. homogéneo. con Df=0 y sin sobrecarga. rugosa. La Ecuación General de Capacidad de Carga para fundación continua de ancho B a una profundidad Df es: . friccional (c=0). Medio rígido plástico. peso (g) y mecanismo de falla simplificado.Terzaghi & Peck (1948): incluyendo la colaboración del peso del suelo. qu= c. Df. B. Nc+ gsup. Nq+ (1/2). Nϒ c. = cohesión del suelo gsup. Nq y Ng son FACTORES DE CAPACIDA DE CARGA que dependen únicamente del ángulo de fricción (f).= peso específico del suelo Df = profundidad del nivel de cimentación B = ancho de la cimentación Donde Nc. ϒ´. . Reducir los parámetros resistentes: c´ = 2/3.Para que se produzca el mecanismo de FALLA GENERALIZADA. Válido para suelos granulares densos y arcillas firmes sobre consolidadas. el suelo debe tener un comportamiento “rígido” (tipo C1 en Figura). para tener en cuenta la FALLA LOCALIZADA ver . el suelo debe tener un comportamiento “rígido” (tipo C1 en Figura). Válido para suelos granulares densos y arcillas firmes sobre consolidadas. Para tener en cuenta la FALLA LOCALIZADA. c Para que se produzca el mecanismo de FALLA GENERALIZADA. Df. B.qf= 2/3. N´q+ (1/2). ϒ´.c. N . N´c+ gsup. . . cuadradas y circulares./2 G 45 ./2 D Las ecuaciones de Capacidad de Carga última presentada por Terzaghi son únicamente para cimentaciones continuas. esta no se aplica para cimentaciones rectangulares: 0 < B/L < 1 ./2 G A 45 ./2 F B 45 .TEORIA DE LA CAPACIDAD DE CARGA MEYERHOF B J I B qu q = Df 45 . Fd . arriba del fondo de la cimentación.Fci + q.Fqs. = Factor de Carga . Fqd. Meyerhof toma en consideración estos factores y plantea la siguiente fórmula: qu = C.Fqd. Fgs = Factores de forma Fcd. Fgi = Factor por inclinación de la carga Nc.Tampoco considera la resistencia cortante a los largo de la superficie de falla en el suelo. Fs . Fqs.Fi Donde: Q = Df. Fqi.Fcs.Nq. asimismo no considera el que la carga pueda estar inclinada.e) C = cohesión g = peso específico B = ancho de cimentación (lado + corto) d=B= diámetro de cimentación Fcs.Fqi + ½ B. g (profundidad X p.N. Ng. Fgd = Factores de profundidad Fci .Nc.Fcd. Nq. 4 B L Donde L = longitud de la cimentación (L>B) .FACTORES DE FORMA. PROFUNDIDAD Y POR INCLINACIÓN DE LA CARGA Factor Relación Fuente De Beer (1970) Forma* Fes 1 Fqs 1 B Nq L Nc B tan L Fs 1 0. Profundidad Condición (a): Df / B≤1 Fcd 1 0.4 tan 1 Fqd 1 2 tan 1 sen tan 1 2 Fd 1 Df B EN RADIANES .4 Df Hansen (1970) B Fqd 1 2 tan 1 sen 2 Df B Fd 1 Condición (b): Df / B>1 Df B Fcd 1 0. 5 . Hanna Y Meyerhof (1981) Fci Fqi 1 90 Fi 1 2 2 Donde = inclinación de la carga sobre la cimentación con respecto a la vertical El factor de Seguridad qadm qu FS FS= 3.Inclinación Meyerhof (1963). 44 Nϒ 19.7 .34 SEGÚN: MEYERHOF Material ф SP 29 Peso Específico 1.76 Nc 27.DATOS: SEGÚN: TERZAGHI Material ф SP 29 Peso Específico 1.7 N´c 18.03 N´q 7.86 Nq 16.66 N´ϒ 3. 50 2.75 2. C .82 0. Df . Calificació n qact (Kg/cm2) 1. B .4 ϒ .SEGÚN: TERZAGHI q(ult) = 0.81 0.88 0.08 0.75 VERDADER O VERDADER O .80 1.867 . N´c + ϒsup . N´q N´ϒ Df (m) B (m) q(ult) Kg/cm2 q(adm) Kg/cm2 + 0.50 3.00 1. 80 m.50 m B = 2.550 kg/m2 .34 CALCULAMOS: q = 1.80 m x 1700kg/m3 q = 3060 kg/m2 B = 1700kg/m3 x 1. = 1700g/m3 Según tabla: Nc = 27.44 N = 19.Datos: q = Df x B = 1. Df = 1.86 Nq = 16.50 m. 50(tg29° 1.88) Fqd = 1+ 0.sen 29°)2 tg-1 (1. Df/B <= 1 Fqs = 1 + 1.50/1.26 Fd = 1 Fi Fi Fi Fi = = = = ( 1 – /)2 1 – 0/29°)2 (1 – 0)2 1 .60 Fci = Fqi = ( 1 – /90°)2 Fci = Fqi = ( 1 – /90°)2 Fqi = (1-0)2 Fqi = 1 Fqd = 1+ 2(0.80/1.55) (1-0.4 B/L Fs = 1 – 0.50/1.50) Fs = 0.48)2 (0.26 Fqd = 1.50) Fs = 1 – 0.55 b). Df > 1 => Fqd = 1 + 2tg 29°( 1.5 = 1.Fqs = 1 + B/L tg Fqd = condición: a).2 > 1 => Fqd = 1+2 tg0(1-sen0)2 tg-1 (Df/B) Fqs = 1.8/1.4 (1. 75 kg/cm2 .Fd .34 q(ult) q(ult) = 3.60 x 1 x 1 = 63386.Fcs. q(ult) = C.Fci + q.060 Kg/m2 x 16.Fi q(ult) 19.44 x 1.164 kg/m2 = 7.Nq.15 kg/cm2 x 5 pisos = 0.N.Fqs. Fs .1 = 78181.Fcd.Nc.064 + 14795.Fqd.82 kg/cm2 q(act) = 1.550 Kg/m 2 x x 0.5 TN/m2 = 0.Fqi + ½g B.26 x 1 + ½ 2.Finalmente: Reemplazamos los datos obtenidos. F ϒ d .23 kg/cm2 .80 1.5 TN/m2 = 0.5 = 2.15 kg/cm2 x 5 pisos = 0.75 O q(act) = 1. F Df (m) B (m) q(ult) Kg/cm2 q(adm) Kg/cm2 ϒ s .Fqi + ½ ϒ B.82 2.F ϒ i Calificació n qact (Kg/cm2) VERDADER 1.50 7.Fqs.23 0.Fcs.N ϒ.Nq.Fcd.SEGÚN: MEYERHOF q(ult) = C.Fci + q.Nc.Fqd.82/3.75 kg/cm2 q(adm) = 7.82 kg/cm2 /FS => 7. 50 7.82 TERZAGH 1.80 1.COMPARAMOS: MEYERHO F q(adm q(ult) Df ) B (m) Kg/cm (m) Kg/cm 2 2 qact (Kg/cm2) Calificación 1.75 VERDADERO VERDADERO .75 0.23 0.80 1.81 0.82 I 2.50 2. q(ult) = 2. para Zapata Circular. Para zapata cuadrada.Se determinó una capacidad de carga admisible para diseño de 0. Para las mismas condiciones de una zapata cuadrada según Meyerhof se obtiene la q(ult) = 7.82 kg/cm2. para la cimentación corrida. Y q(adm)= 2. se tiene que es mucho mayor que la carga actuante.85 Kg/cm2.23 kg/cm2. .84 Kg/cm2.81 Kg/cm2. Según Terzaghi y Peck se procede a la determinación del valor de Capacidad de Carga admisible para diseño.82 kg/cm2 y q(adm)= 0. para diseño. finalmente se puede indicar que es más confiable y seguro. 0. comprobada y obtenida. refiriéndonos a la información mostrada. Por lo demás todo ya se ha escrito o continua escribiéndose. iniciaremos el diseño para toda obra de construcción civil.Conociendo la Capacidad de Carga. ver el nivel de compactación si es una carretera. una edificación o una losa deportiva. como esta pequeña muestra . sea de la envergadura que sea a fin de conocer estratigráficamente el suelo a ser trabajado. Bowles. Ed.Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Jiménez Solas.Carl Terzaghi y Ralf Peck. 3. Mecánica de Suelos en la Ingeniería práctica. 2. Ed. . .. 1975.. Geotecnia del Ingeniero. UNI – Lima 1990. Rueda. Limusa – México 1997. Mecánica de Suelos. 2. Mecánica de Suelos (tomo I y II). Geotecnia y Cimientos II.J.Henri Cambefort. Limusa – México 1985. Ed.. 4.A. . 1981.William Lambe. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA 1.TEXTO BASE 1.. Manual de Laboratorio de Suelos. Editores Técnicos Asociados S.J. Limusa – México 1987. Ed. Barcelona. Ed. Ed. Madrid.