Cimentaciones superficiales
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
1. Tipos de cimentación. 2. Capacidad de carga. 3. Capacidad de carga de zapatas. 4. Análisis de asentamientos. 5. Diseño de cimentaciones superficiales. 6. Pruebas de carga.
2
Sistemas de cimentación
Cimentaciones superficiales
1. TIPOS DE CIMENTACIÓN
Acciones sobre una zapata
Tipos de cimentación Aisladas Corridas Zapatas
s e n o i c a t n e m i C
Superficiales
Combinadas Conectadas Solados
Pilotes
Madera
Pretensados
Concreto Metálicos (acero)
Profundas
Pre‐fabricados Pre‐
Vaciados in in‐‐situ
Franki
Cielo abierto Cajones de cimentación
Neumáticos
5
Tipos de zapatas
6
Tipos comunes de zapatas Cimiento
corrido Zapatas aisladas
Acciones sobre una zapata
Tipos de cimentación Aisladas Corridas Zapatas
s e n o i c a t n e m i C
Superficiales
Combinadas Conectadas Solados
Pilotes
Madera
Pretensados
Concreto Metálicos (acero)
Profundas
Pre‐fabricados Pre‐
Vaciados in in‐‐situ
Franki
Cielo abierto Cajones de cimentación
Neumáticos
5
Tipos de zapatas
6
Tipos comunes de zapatas Cimiento
corrido Zapatas aisladas
I.‐‐ Cimentaciones directas o superficiales I.
IA1.‐ Zapatas aisladas IA1.‐ Son
las mas comunes. Transmiten las cargas de una única columna.
9
IA2.‐ Cimiento corrido o continuo, simple IA2.‐
10
IA2.‐ Cimiento corrido o continuo, armado
Tipos comunes de zapatas
IA3.‐ Zapatas combinadas IA3.‐
Zapatas
combinadas Solado o platea
13
Tipos de zapatas combinadas
14
Zapata rectangular combinada
Zapata trapezoidal combinada
Viga de cimentación
IA4.‐‐ Zapatas conectadas IA4.
17
IB.‐ Solados IB.‐
18
II.‐ Cimentaciones indirectas o profundas II.‐
IIA2a1.‐ Pilotes de concreto pretensados
IIA2b1.‐ Pilotes de concreto vaciados in situ tipo Franki
21
IIB1.‐ Pilares cielo abierto
22
IIB2.‐ Pilares neumáticos
El suelo condiciona el perfil urbano
Cimentaciones superficiales
2. CAPACIDAD DE CARGA 25
2. Capacidad de carga 1. Resistencia al corte de los suelos. 2. Cimentaciones rígidas y flexibles.
Cimentaciones superficiales 2. Capacidad de carga
3. RESISTENCIA AL CORTE DE LOS SUELOS
Resistencia al corte de los suelos
Resistencia al corte de los suelos 1 c cot
AO OE AO(1 sen ) 3 c cot AO OE AO(1 sen ) c cot 3 c cot AO 1 1 sen 1 sen ( 1 c cot )(1 sen ) ( 3 c cot )(1 sen ) 1 sen 1 sen c cot 1 c cot 3 1 sen 1 sen
sin F
C
A
D
O
E
29
30
Resistencia al corte de los suelos 1 1 1 1
3 3 3 3
1 sen 1 sen 1 sen 1 sen 1 sen 1 sen 1 sen 1 sen
c cot (
1 sen 1 sen
1)
c
1 sen 1 sen ( 1) 1 sen sen
c
1 sen 1 sen (1 sen ) ( ) 1 sen sen
Resistencia al corte de los suelos 1
3
1
3
2
1 sen 1 sen 1 sen 1 sen
2c 2c
2
c
1 sen 2 2 sen sen
1 sen
Llamando:
1
N
(1 sen )(1 sen ) (1 sen )(1 sen ) 1 sen 1 sen
1 sen 1 sen
3 N 2c
tg 2 (45
N
) 2
Resistencia al corte de los suelos
N
N
1 sen 1 sen cos cos
2
2 2 2
1 2 cos 1 2 cos
sen sen
2
2 2 2
2 2
sen sen
2cos 2cos
2 2
Resistencia al corte de los suelos
2
N
cos
2 sen sen
cos
2 2
(cos (cos
2 2
sen sen
2 2
)2 )2
2 2
sen sen
N
1 tan 1 tan
1
cos
2 2
sen
1
sen
cos
2 2 2 2
2 tan(45 ) 2 2
33
Estado de tensión
34
Transición del estado de tensión
Presión, rigidez y tipo de suelo Cimentaciones superficiales 2. Capacidad de carga
4. CIMENTACIONES RÍGIDAS Y FLEXIBLES 38
Carga centrada: idealización
Cimentaciones superficiales
Cohesivo y granular (zapata rígida y flexible)
3. CAPACIDAD DE CARGA DE ZAPATAS
3. Capacidad de carga de zapatas 1. Ecuación de capacidad de carga de Terzaghi. 2. Presión admisible por corte. 3. Ecuación de capacidad de carga de Meyerhof. 4. Efecto de la inclinación de la superficie y de la base. 5. Módulos de elasticidad, Poisson y rigidez. 6. Presión de contacto y reacción de la subrasante. 7. Falla general, local y por punzonamiento.
Cimentaciones superficiales 3. Capacidad de carga de zapatas
1. ECUACIÓN DE CAPACIDAD DE CARGA DE TERZAGHI
41
Zona movilizada bajo la zapata
Zona movilizada bajo la zapata
1 2
3
Superficies de falla simplificadas
Ecuación de capacidad de carga ‐ Terzaghi Fricción
Cohesión
Sobrecarga
Peso
Cohesión
Nc
c
‐‐
‐‐
Sobrecarga
Nq
‐‐
Peso
Ng
‐‐
q = Df ‐‐
‐‐ W = B/2
qd
qd
cN c qN q WN
cN c qN q 0.5 BN
45
qd
cN c qN q 0.5 BN
Dónde: peso específico del suelo ubicado bajo la zapata. c cohesión del suelo ubicado bajo la zapata Φ ángulo de fricción interna del suelo ubicado bajo la zapata B menor dimensión de la zapata rectangular de longitud infinita: L > 10B q sobrecarga: q 1 D f D f D f < B, profundidad de cimentación Nc, Nq y N coeficientes de capacidad de carga
46
Zona activa Z I en suelo granular Qv e
Df
Zi/2
´o
B´ B
asociados a la cohesión, la sobrecarga y el peso del suelo. Ubicación de Ñ60
Zi
Cimentaciones superficiales 3. Capacidad de carga de zapatas
2. PRESIÓN ADMISIBLE POR CORTE
Corte no considerado por Terzaghi
Cimentaciones superficiales 3. Capacidad de carga de zapatas
3. ECUACIÓN DE CAPACIDAD DE CARGA DE MEYERHOF
Comparación entre Terzaghi y Meyerhof
Comparación entre Terzaghi y Meyerhof
Ecuación de capacidad de carga ‐ Meyerhof qd c N c sc d cic
qN q sq d qiq 0.5 B´N s d i
Dónde: s coeficiente de corrección por la forma de la cimentación i coeficiente de corrección por inclinación de la carga d coeficiente de corrección por profundidad de cimentación B‘ ancho del “área efectiva” (excentricidad, momentos) 53
54
Valores de Nc, Nq y Nϒ
Ecuación de capacidad de carga ‐ Meyerhof qd
qd
cN c sc dc ic qN q sq dq i q 0.5 B´N s d i
cN c scic 1D f N qiq 0.5 2 B´N s i
N q = e tan ´tan 2 45 +
N c
Dónde: 1 peso específico del suelo ubicado sobre la zapata 2 peso específico del suelo ubicado bajo la zapata
´ 2
( N q 1) cot '
N ( N q
1) tan(1.4 ')
Valores de Nc, Nq y Nϒ
Valores de Nc, Nq y Nϒ
100
N r o t c a F
Nc
10
N
Nq
1 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
57
φ
Coeficiente de corrección por la forma de la cimentación Circular
Continua Rectangul Cuadrada B´ ar B´ 1 L´
0.1
L´
sc
1.2
1.0
B´ 1 0.2 L
1.2
sϒ
0.6
1.0
B´ 1 0.2 L
0.8
N
Nc
Nq
0
5.14
1.0
0.0
2
5.6
1.2
0.0
4
6.2
1.4
0.0
6
1000
6.8
1.7
0.1
8
7.5
2.1
0.2
10
8.3
2.5
0.4
12
9.3
3.0
0.6
14
10.4
3.6
0.9
16
11.6
4.3
1.4
18
13.1
5.3
2.0
20
14.8
6.4
2.9
22
16.9
7.8
4.1
24
19.3
9.6
26
22.3
11.9
8.0
28
25.8
14.7
11.2
30
30.1
18.4
15.7
32
35.5
23.2
22.0
34
42.2
29.4
31.1
36
50.6
37.8
44.4
38
61.4
48.9
64.1
40
75.3
64.2
93.7
5.7
42
93.7
85.4
139.3
44
118.4
115.3
211.4
46
152.1
158.5
328.7
48
199.3
222.3
526.5
50
266.9
319.1
873.9
Coeficiente de corrección por la inclinación de la carga ic
iq 1 90 2
i 1 ´ Si ´ 0, i 0
2
58
Casos particulares de carga qd
Suelo cohesivo y granular
cN c scic 1 D f N qiq 0.5 2 B´N s i
Carga
qd
cohesivo:
qd
vertical excéntrica ( i i i 1 ) c q
Suelo
cN c sc 1D f N q 0.5 2 B´N s
Carga
qd
cN c scic 1 D f N qiq 0.5 2 B´N s i
Suelo
cN c scic 1D f N qiq 0.5 2 BN s i
Carga
qd
qd
inclinada centrada (usar B, no B´ )
granular:
qd
vertical centrada (B, i i i 1 ) c q
c5.14scic 1D f iq
1D f N qiq 0.5 2 B´N s i
cN c sc 1D f N q 0.5 2 BN s 61
62
Teoría de Meyerhof: zapata efectiva
Carga excéntrica qap
q ap
Qv B´ L´
P B L ´
´
B´
B´
Falla de la torre en el mar
Falla de la torre en el mar
65
Zapata rectangular: carga vertical excéntrica
66
Zapata efectiva o equivalente (biaxial) A´ = B´*L´
Zapata rectangular: carga vertical excéntrica
Zapata circular: carga vertical excéntrica
69
Area efectiva (NTE E.050)
70
Area efectiva (NTE E.050)
Área efectiva (NTE E.050) e2 B´ Re R
L´
2
Carga inclinada (B. Hansen) Re Re
A´ B´ L´ A´ 2 R sen 2
2e
1
e2 R
R
2
R 2 e2 74
73
Carga inclinada excéntrica
q ap
Qv B L ´
´
Casos de carga inclinada excéntrica
Caso A: Efectos no superpuestos. Correcciones independientes.
Caso B: Efectos superpuestos. Corrección simultánea.
Casos de carga inclinada excéntrica Caso
A (correcciones independientes)
qd 1
cN c sc ic 1 D f N q iq 0.5 2 BN s i
qd 2
cN c sc 1 D f N q 0.5 2 B´N s
qd
min(qd 1 , qd 2 )
Caso
qd
B (correcciones simultáneas
cN c scic 1 D f N qiq 0.5 2 B´N s i 77
Ecuación según Terzaghi y Meyerhof Cimentaciones superficiales 3. Capacidad de carga de zapatas
4. EFECTO DE LA INCLINACIÓN DE LA SUPERFICIE Y DE LA BASE
Ecuación general de capacidad de carga (Hansen y Vésic) qd
Ecuación según Hansen y Vesic
cN c sc d cic gc bc qN q sq d qiq g q bq 0.5 B´N s d i g b
qd
cN c sc dc ic g cbc qN q sq d q iq g q bq
0.5 B´N s d i g b
81
Leyenda G Ddd
82
Factores s y d según Hansen y Vesic
Factores i, g y b según Vesic
Factores i, g y b según Hansen
85
Factores de capacidad de carga
86
Ley generalizada de Hooke Cimentaciones superficiales 3. Capacidad de carga de zapatas
5. MÓDULOS DE ELASTICIDAD, POISSON Y RIGIDEZ
x
y
z
1 E S
1 E S
1 E S
x
y z
y
x z
z
x y
90
Ley generalizada de Hooke Estas
ecuaciones pueden ser expresadas matricialmente:
1 E S
D
1 D 1 1
Valores de E S para algunos tipos de suelo Tipo de Suelo Arcillas Muy blandas Blandas Medianamente compacta Duras Arenosas Arenas Limosas Sueltas Densas Arenas y Gravas Sueltas Densas Limos
E S (MPa) 2 – 15 5 – 25 15 – 50 50 – 100 25 – 250 5 – 20 10 – 25 50 – 81 50 – 150 100 – 200 2 – 20
Correlaciones para hallar E S Arcillas
Diagramas
sensitivas normalmente consolidadas: ES
(200 a 500) u
Arcillas
no sensitivas normalmente consolidadas y arcillas ligeramente preconsolidadas: ES
Arcillas
(200 a 1, 200) u
muy preconsolidadas: ES
(1, 500 a 2, 000) u 93
E S y curva
94
E S y curva triaxial cíclico
Pruebas de campo
Diagrama y G
97
Pruebas de laboratorio
98
Curvas hiperbólica
Resultados a partir de triaxiales
Módulo de Poisson ( )
Para
ensayos triaxiales CD o CU con presión de confinamiento de 3 y un esfuerzo desviador 1 = 1 ‐ 3 puede escribirse:
1
1 E s
1 2 3
El
módulo de Poisson se utiliza en estudios de esfuerzos y de asentamientos. Se define como la relación entre la deformación unitaria axial x y la lateral y :
y x
y x
z x
z x
101
Módulo de Poisson ( )
102
Valores de para diferentes materiales Tipo de Suelo Arcilla saturada Arcilla muy húmeda Arcilla no saturada Arcilla arenosa Limo Arena o arena gravosa Medianam. densa a densa Suelta a medianam. densa Roca Hielo Concreto Acero
0.45 – 0.5 0.4 – 0.5 0.1 – 0.3 0.2 – 0.3 0.3 – 0.35 ‐0.1 – 1.0 0.3 – 0.4 0.2 – 0.35 0.1 – 0.4 0.36 0.15 0 33
Ensayo de consolidación
Ensayo de consolidación
Es
un ensayo de compresión confinada, entonces, 2 = 3 = 0, 2 = 3 . Remplazando: 1
1
2
3
ES
1 2 2 1 E S
1 E S
1
1 2 2
2 1 2 ES 1
V
V
2 1 2 0
2 (1 ) 1 2
1
1
1 2 2 E S 1
(1 )(1 2 ) 1
E S
1 2 2G 1
105
106
Deformación plana
Deformación plana x
z
x
x
1 E S
1 ES
1 E S
z x y 0 z x y z x
1
E
x
(1 2 ) y (1 )
S
( x y )
x
x
1 2 E S
1
x y 2 ( x y ) E
(1 ) (1 ) 2
1 E ´S
(1 ) x y (1 )(1 )
´ x
y
y
E ´S
E S
1 2
´
1
Módulo de reacción de la subrasante, k s Cimentaciones superficiales 2. Capacidad de carga de zapatas
6. PRESIÓN DE CONTACTO Y REACCIÓN DE LA SUBRASANTE
k s
incremento de la presión de contacto y, cambio en el asentamiento o deformación, asociado a dicho incremento de presión.
110
Módulo de reacción de la subrasante, k s Se recomienda el empleo de la pendiente de la secante definida por = 0 y el punto = 0.0254 m (1 pulgada).
Variación de la reacción del suelo
Coeficiente de balasto (placa cuadrada de 0.30 m) MPa 1 m
Módulo de reacción de la subrasante, k s Suelo
2
1m MPa 100 kg / cm * * 9.81 100 m MPa cm
1
9.81 MPa/m = 1
0.1019 kg / cm3
k s, MPa/m
Arena
kg/m3
Suelta Medianamente densa Densa Arcillosa medianamente densa Limosa medianamente densa
4.8 ‐ 16 9.6 ‐ 80 64 ‐ 128 32 ‐ 80 24 ‐ 48
Arcilla qa < 2 kg/cm2
12 ‐ 24 24 ‐ 48 > 48
kg/cm2
113
Módulo de reacción de la subrasante, k s Suelo
E s, MPa
Arcilla Muy blanda
114
Relación entre k s y E Vesic (1961) propuso la siguiente relación:
2 – 15
Blanda
5 – 25
Medianamente compacta
15 – 50
Dura
50 – 100
Arenosa
25 ‐ 250
Limosa
5 – 20
Suelta
10 – 25
Densa
50 ‐ 81
Arena
Arenas y gravas
Limos
2< qa < 8 qa > 8 kg/cm2
Suelta
50 – 100
Densa
100 – 200 2 ‐ 20
k s
0.65 B
12
ES B
4
E S
E f I f 1
2
Dónde: B, I f , E f menor dimensión, momento de inercia y módulo de elasticidad de la cimentación. k s, E S, módulos de reacción, de elasticidad y de Poisson del suelo
Tipos de falla Cimentaciones superficiales 3. Capacidad de carga de zapatas
Corte general
(densa)
Corte local (med.
densa)
7. FALLA GENERAL, LOCAL Y POR PUNZONAMIENTO
Punzonamiento
(suelta)
118
Tipos de falla
qu /(B/2) (D f = 0)
Plato circular y rectangular
Asentamientos en la falla (D f = 0) Plato circular y rectangular
121
4. Análisis de asentamientos
Cimentaciones superficiales
4. ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS
1. Tipos. Distorsión angular. 2. Asentamiento en suelos cohesivos. 3. Asentamiento en suelos granulares.
Efectos del asentamiento en las estructuras Cimentaciones superficiales 4. Análisis de asentamientos
1. TIPOS. DISTORSIÓN ANGULAR 126
Efectos del asentamiento en las estructuras
Tipos de asentamiento
Asentamiento uniforme (tuberías de agua flexibles)
Asentamiento uniforme
Con
rótulas a ambos extremos. Telescopiable al medio
129
Vuelco (giro sin distorsión) .
130
Asentamiento no uniforme o diferencial (giro con distorsión)
Figura N° 4.‐ Asentamiento diferencial
Redistribución de esfuerzos Flexible
Rígida
133
Estructura que no tolera asentamientos Las
condiciones locales tienen cierta influencia en la tolerancia.
Asentamiento en arcilla
Asentamiento en arena
Tabla N° 8.‐ Distorsión angular = = /L
1/300
DESCRIPCIÓN Límite en el que se debe esperar daño estructural en edificios convencionales. Límite en que la pérdida de verticalidad de edificios altos y rígidos puede ser visible. Límite en que se debe esperar dificultades con puentes grúas.
1/300
Límite en que se debe esperar las primeras grietas en paredes.
1/500
Límite seguro para edificios en los que no se permiten grietas. Límite para cimentaciones rígidas circulares o para anillos de cimentación de estructuras rígidas, altas y esbeltas. Límite para edificios rígidos de concreto cimentados sobre un solado con espesor aproximado de 1.20 m. Límite donde se esperan dificultades en maquinaria sensible a asentamientos.
1/150 1/250
1/500 1/650 1/750
138
C C y C R Cimentaciones superficiales 4. Análisis de asentamientos
2. ASENTAMIENTO EN SUELOS COHESIVOS
Confiabilidad: ± 30% St <
4 LL < 100 Bajo contenido de materia orgánica
CC 0.009( LL 10) (0.007 en remoldeadas )
C R 5 a 20% C C
Presión de pre‐consolidación
Skempton: arcillas PC Para
arcillas normalmente consolidadas debe verificarse la siguiente ecuación:
c
´
0.11 0.0037 IP
141
Cálculo del asentamiento en una zapata cuadrada Cimentaciones superficiales 4. Análisis de asentamientos
3. ASENTAMIENTO EN SUELOS GRANULARES
Por elasticidad, tenemos: T qZ I mv dónde: Sc : asentamiento al final de la construcción y aplicación de la carga viva, q : presión aplicada por la cimentación, Z I : espesor de la zona de influencia, que es afectada por el asentamiento (debajo de ella, las deformaciones verticales son despreciables), mv : coeficiente de compresión vertical promedio en Z I
Cálculo del asentamiento en una zapata cuadrada
Zona de influencia, Z I
P L E A
: Sc
L : Z I
P A
:q
Z I B´0.75
1 E: mv
S c q Z I mv
Sc qZ I m v 145
Compresibilidad de la arena: mv mv
1.7 1.4
N
N : promedio
aritmético de los valores del SPT (corregidos) medidos en el espesor Z I
146
Cálculo del asentamiento en una zapata cuadrada 1.7 T B´0.75 1.4 q N Dónde: asentamiento al final de la construcción y δT aplicación de la carga viva, mm B‘ ancho del “área efectiva” (B‐2e) de la cimentación, m N promedio aritmético de los valores del SPT medidos en el espesor Z I = B´ 0.75 q presión aplicada por la cimentación, KPa
Presión admisible para un asentamiento de δT mm en una zapata cuadrada
Asentamiento a considerar
T B´
0.75
q T
1.7
N 1.4 N
1.4
1.4
q
q T
N
1.7 B´0.75
(en kPa)
1 kg / cm2
1.7 B´0.75 98.1kPa 1.4
N
q (en kg / cm ) 0.006 0.75 T (en mm) B´ 2
1.4
N
149
B‘ ancho del “área efectiva”, m qa presión admisible, kg/cm2
f F : Corrección por forma f F
si
L´ B´ L´ B´
1.25( L´/ B´) ( L´/ B´) 0.25
f NF : Corrección por variación del NF NF 0
2
NF F
Si f F 1
(cim.corrido ),
150
Sea:
1
1(cuadrada ),
q 0.006 0.75 T B´
f F
1 1.56
0.64
Nivel freático durante la exploración Menor profundidad de la napa freática en la vida útil de la estructura.
D f
NFF NF0 D f Z I
Z f NF = 0.5+0.5 I 0 5 f
( NF0 NF F ) Z I 1 0
Presión admisible por asentamiento en suelos granulares
f NF : Corrección por variación del NF f NF 1 Z I
( NF0 NFF ) Z I NF0 NF F 0 Si NFF NF0 f NF 1
1.4
N
q 0.006 0.75 T f F B´ q carga aplicada en kg/cm2
f NF 0.5 Z I
N (SPT) promedio corregido en Z I B´ ancho efectivo de la cimentación, m f F factor de corrección por la forma de la zapata. δT asentamiento, mm Corregir valores de N si hay variación del NF.
( NF0 NFF ) 0
Z I NF0
Si
NF F NFF NF0 Z I f NF 0.5 153
154
Zona activa Z I en suelo granular
Asentamientos Cono vs SPT
Qv
Z I =
e
(B‐2e)0.75
Df
Zi/2
´o
B´ B
Ubicación de Ñ60
Zi
Asentamiento calculado vs. real
157
Cimentaciones sobre suelos inadecuados (relleno sanitario) Cimentaciones superficiales
5. DISEÑO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES
5. Diseño de cimentaciones superficiales 1. Profundidad de cimentación. 2. Metrados de cargas. 3. Presión admisible en suelos cohesivos. 4. Presión admisible en suelos granulares. 5. Suelos estratificados y heterogéneos. 6. Casos especiales: solados, sótanos, cimentaciones compensadas.
Cimentaciones superficiales 5. Análisis de asentamientos
1. PROFUNDIDAD DE CIMENTACIÓN 161
Profundidad de cimentación
D f : estribos de un puente a
) 4 * 3 . 4 (
m 2 . 7 1
Zapatas adyacentes a taludes y estructuras existentes
Distancia entre la zapata y el talud
165
Efecto de las zapatas vecinas
166
Efecto de las zapatas vecinas
Figura N° 2 (C1).‐ Profundidad de cimentación (D f ) en zapatas superficiales (Art. 11.2)
Pérdida de confinamiento
169
Figura N° 2 (C1).‐ Profundidad de cimentación (D f ) en zapatas bajo sótanos superficiales (Art. 11.2)
170
Figura N° 2 (C1).‐ Profundidad de cimentación (D f ) en plateas o solados superficiales (Art. 11.2)
Figura N° 3 (C2).‐ Profundidad de cimentación (D f ) superficiales (Art. 11.2) Cimentaciones superficiales 5. Análisis de asentamientos
2. METRADOS DE CARGAS 173
Reglamento a emplear Reglamento
Nacional de Edificaciones Norma Técnica de Edificación E.020 “Cargas”
Tabla 1.‐ Cargas vivas mínimas repartidas ‐ 1 OCUPACIÓN O USO Almacenaje Baños Bibliotecas Sala de Lectura Salas de almacenaje con estantes fijos (no apilables) Corredores y escaleras Centro de Educación Aulas Talleres Auditorio, gimnasios, etc. Laboratorios Corredores y escaleras
CARGAS REPARTIDAS kPa (kgf/m2) 5,0 (500) Ver 6.4 Igual a la carga principal del resto del área, sin que sea necesario que exceda de 3,0 (300) Ver 6.4 3,0 (300) 7,5 (750) 4,0 (400) 2,5 (250) 3,5 (350) Ver 6.4 De acuerdo a lugares de asambleas 3,0 (300) Ver 6.4 4,0 (400)
Tabla 1.‐ Cargas vivas mínimas repartidas ‐ 2 OCUPACIÓN O USO
Tabla 1.‐ Cargas vivas mínimas repartidas ‐ 3
CARGAS REPARTIDAS kPa (kgf/m2)
CARGAS REPARTIDAS kPa (kgf/m2) Ver 6.4
OCUPACIÓN O USO
Garajes Para parqueo exclusivo de vehículos de pasajeros, con altura de entrada menor que 2,5 (250) 2,40 m Para otros vehículos Ver 9.3 Hospitales Sala de operación, laboratorios y zonas de 3,0 (300) servicio Cuartos 2,0 (200) Corredores y escaleras 4,0 (400) Hoteles Cuartos 2,0 (200) Salas públicas De acuerdo a los lugares de asamblea Almacenaje y servicios 5,0 (500) Corredores y escaleras 4,0 (400)
Industria Instituciones Penales Celdas y zonas de habitación 2,0 (200) Zonas públicas De acuerdo a los lugares de asamblea Corredores y escaleras 4,0 (400) Lugares de Asamblea Con asientos fijos 3,0 (300) Con asientos móviles 4,0 (400) Salones de baile, restaurantes, museos, 4,0 (400) gimnasios y vestíbulos de teatros y cines Graderías y tribunas 5,0 (500) Corredores y escaleras 5,0 (500)
177
178
Artículo 10.– Reducción de carga viva
Tabla 1.‐ Cargas vivas mínimas repartidas ‐ 4 OCUPACIÓN O USO Oficinas (*) Exceptuando salas de archivo y computación Salas de archivo Salas de computación Corredores y escaleras Teatros Vestidores Cuarto de proyección Escenario Zonas públicas Tiendas Corredores y escaleras Viviendas Corredores y escaleras
CARGAS REPARTIDAS kPa (kgf/m2) 2,5 (250) 5,0 (500) 2,5 (250) Ver 6.4 4,0 (400) 2,0 (200) 3,0 (300) Ver 6.4 7,5 (750) De acuerdo a lugares de asamblea 5,0 (500) Ver 6.4 5,0 (500) 2,0 (200) 2,0 (200)
Las cargas vivas mínimas repartidas indicadas en la tabla 1 podrán reducirse para el diseño, de a acuerdo a la siguiente expresión:
Lr L0 0.25
4.6
Ai Dónde: Lr Intensidad de la carga viva reducida Lo Intensidad de la carga viva sin reducir (Tabla 1) Ai Área de influencia del elemento estructural en m2, que se calcula mediante: At k
A
kA
t Área tributariai del elemento en m2. Factor de carga viva sobre el elemento (Ver Tabla 3)
Tabla 3.‐ Factor de carga viva sobre el elemento ELEMENTO Columnas y muros Vigas interiores Vigas de borde Vigas de volado Vigas de borde que soportan volados Tijerales principales que soportan techos livianos Losas macizas o nervadas en dos direcciones Losas macizas o nervadas en una dirección Vigas prefabricadas aisladas o no conectadas monolíticamente a otros elementos paralelos Vigas de acero o de madera no concentradas por corte al diafragma de piso Vigas isostáticas
FACTOR k 2 2 2 1 1 1 1 1
Cimentaciones superficiales 5. Análisis de asentamientos
1
3. PRESIÓN ADMISIBLE EN SUELOS COHESIVOS
1 1
181
Zapata en suelo cohesivo: corte qd Como
c N c sc ic 1 D f
N q iq
Nc = 5.14, se obtiene, en general:
qd
Cimentaciones superficiales 5. Análisis de asentamientos
5.14 c sc ic
B´ sc 1 0.2 L´ Zapata
continua:
Zapata
cuadrada:
ic
1 90
qd
5.14 c ic
qd
6.17 cic
2
4. PRESIÓN ADMISIBLE EN SUELOS GRANULARES
1.‐ Presión admisible por asentamiento 2.‐ Factor de seguridad por corte qd
1 D f N q iq
0.5 2 B´ N
FS
qd qap
Resumen Suelo
s i
cohesivo:
qa
3
Suelo
1
5.14 c sc ic FS
granular: 1.4
N
q 0.006 0.75 T f F B´ 185
186
Cimentaciones superficiales 5. Análisis de asentamientos
5. SUELOS ESTRATIFICADOS Y HETEROGÉNEOS
Zapata efectiva suelos estratificados
Tipos de perfiles idealizados En general, las combinaciones de estratigrafías que pueden presentarse en un depósito de suelos son infinitas; sin embargo, es posible agruparlas desde el punto de vista del diseño de cimentaciones en seis: A. Suelos cohesivos heterogéneos. B. Suelos cohesivos homogéneos. C. Suelos granulares. D. Suelos cohesivos sobre suelos granulares. E. Suelos granulares sobre suelos cohesivos. F. Heterogéneo de suelos granulares y cohesivos. 189
A. Suelos cohesivos heterogéneos
190
B. Suelos cohesivos homogéneos
B. Suelos cohesivos homogéneos
C. Suelos granulares (homogéneos o heterogéneos)
b B´ 1.16 H l L´ 1.16 H
dónde : b, l dimensiones de la "zapata virtual" B’ , L’ dimensiones del "área efectiva" profundidad desde el nivel de H cimentación al nivel de inicio del estrato en el que se verifica el FS 193
D. Suelos cohesivos sobre suelos granulares
194
E. Suelos granulares sobre cohesivos F. Suelos heterogéneos
Losa plana
Losa
plana de mayor espesor bajo las columnas
Cimentaciones superficiales 5. Análisis de asentamientos
6. CASOS ESPECIALES: SOLADOS, SÓTANOS, CIMENTACIONES COMPENSADAS 198
Losa plana
con vigas
Losa
con muro de sótano
Zapata individual vs. platea
Cajón en zona con suelo granular con napa superficial
Plateas en suelos compresibles
201
Cajón en zona con suelo granular con napa superficial
202
Cajón en zona con suelo granular con napa superficial
Cajón en zona con suelo granular con napa superficial Cimentaciones superficiales
6. PRUEBAS DE CARGA 205
10.2 Aplicación de las técnicas de investigación i) Método de Ensayo Normalizado para la Capacidad Portante del Suelo por Carga Estática y para Cimientos Aislados NTP 339.153 (ASTM D 1194). ‐ Las pruebas de carga deben ser precedidas por un EMS y se recomienda su uso únicamente cuando el suelo a ensayar es tridimensionalmente homogéneo, comprende la profundidad activa de la cimentación y es semejante al ubicado bajo el plato de carga. Las aplicaciones y limitaciones de estos ensayos, se indican en la Tabla N° 3.
Norma ASTM D1194
Zona afectada por la zapata
Prueba de carga
209
Pruebas de carga
210
Prueba de carga
Pruebas de carga
Deformación vs presión
213
a.‐ Diagrama de penetración y b.‐ Ciclo de carga y descarga
214
Pruebas de carga
