Ingeniería Geotécnica - U2S7 - Capac carga por servicio 1

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VERIFICACIÓN DE LA CARGA ADMISIBLE
POR SERVICIO
Curso : Ingeniería geotécnica
Prof. : Msc. José Luis Carrasco Gutiérrez
ASENTAMIENTOS EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES
CAPACIDAD DE CARGA POR 
SERVICIO
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Contenido:
 Tipos de asentamiento
 Asentamientos permisibles
 Asentamiento en cimentaciones superficiales
 Métodos de estimación de asentamientos
 Asentamiento elásticos
 Asentamientos edométricos
 Capacidad de carga basado en asentamientos
TIPO DE ASENTAMIENTOS
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
ASENTAMIENTOS PERMISIBLES DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES
(a) Asentamiento uniforme (b) Asentamiento por volteo (c ) Asentamiento no uniforme
TIPOS DE ASENTAMIENTOS
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
ASENTAMIENTOS PERMISIBLES - SEGÚN LA NORMA E.050
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Sistema aporticado
ASENTAMIENTOS EN CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Al aplicar una carga (Q) sobre una fundación se produce un asentamiento (ST).
ST = Si + St donde St = Scp + Scs
Siendo:
Asentamiento instantáneo (Si) – A corto plazo
Se da principalmente en suelos granulares. En arcillas, por distorsión a volumen constante -
condición no-drenada.
Asentamiento diferido en el tiempo (St = Scp + Scs) – A largo plazo
Reducción de volumen con el tiempo - importante en arcillas:
- Por consolidación primaria (Scp): Expulsión de agua de los poros causada por un
exceso de la presión neutra.
- Por consolidación secundaria (Scs): Deformación a tensión efectiva constante (creep
y/o fluencia).
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
MÉTODOS DE CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS
Asentamiento total: ST = Si + Scp +Scs
Si = Asentamiento inmediato
Scp = Asentamiento por consolidación primaria
Scs = Asentamiento por consolidación secundaria
• En arenas, gravas, roca, suelos no saturados, arcillas rígidas: ST = Si
• En arcillas normalmente consolidadas a largo plazo: ST = Scp
• En suelos de gran deformabilidad como turbas, arcillas orgánicas, etc.: ST = Scp + Scs
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
TIPO DE ASENTAMIENTO MÉTODO PARÁMETRO BASE APLICACIÓN
INMEDIATO ELÁSTICO PROPIEDADES 
ELÁSTICAS DEL 
SUELO
ARENAS, GRAVAS, SUELOS NO SATURADOS,
ARCILLAS DURAS Y ROCAS
INMEDIATO MEHERHOF N (SPT) ARENAS, GRAVAS Y SIMILARES
INMEDIATO PRUEBA DE CARGA PRUEBA DE CARGA ARENAS, GRAVAS, SUELOS NO SATURADOS,
ARCILLAS DURAS Y ROCAS
CONSOLIDACIÓN PRIMARIA TEORÍA DE LA 
CONSOLIDACIÓN
ENSAYO DE 
CONSOLIDACIÓN
ARCILLAS BLANDAS A MEDIAS SATURADAS
CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA TEORÍA DE LA 
CONSOLIDACIÓN
ENSAYO DE 
CONSOLIDACIÓN
ARCILLAS BLANDAS A MUY BLANDAS, TURBAS Y
SUELOS ORGÁNICOS Y SIMILARES
CONCEPTO DE RIGIDEZ ESTRUCTURAL: CIMENTACIÓN RÍGIDA / FLEXIBLE
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Ref. Código Técnico Español
ASENTAMIENTO ELÁSTICO (INMEDIATO) – ZAPATA FLEXIBLE
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
El asentamiento de una cimentación rectangular BxL puesta en la superficie de un
semi-espacio elástico se puede calcular con base en una ecuación basada en la teoría
de la elasticidad (Timoshenko y Goodier, 1951).
Si = Asentamiento inmediato (elástico)
qo = Presión de contacto
B = Ancho de la cimentación (m)
us = Relación de Poisson
Es = Módulo de elasticidad (el promedio medido entre z=0 a z=4B’) 
IS = Factor de forma (Streinbrenner, 1934)
Id = Factor de profundidad (Fox, 1948). Indica que el asiento se reduce con la profundidad es función 
de us y L/B
DONDE:
ds
s
so
i II
E
Bq
S
)1( 2

CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Se (rígida) = 0.93 Se (flexible, centro)
Donde:
Se = Asentamiento elástico
APROXIMACIÓN DEL ASENTAMIENTO ELÁSTICO (INMEDIATO) – ZAPATA RÍGIDA
[Is1B1 + Is2B2 + Is3B3 + Is4B4]
ASENTAMIENTO ELÁSTICO (INMEDIATO) – ZAPATA FLEXIBLE
PLANTA DE ZAPATA
Centro
ELEVACION
ASENTAMIENTO ELÁSTICO (INMEDIATO)
Factor de forma (IS) - Streinbrenner, 1934
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Los coeficientes I1 e I2 se calculan en función de las relaciones L*/B* y H/B*
Utilizar:
B* = B/2 y L* = L/2 Para los coeficientes relativos al centro de la zapata
B* = B y L* = L Para los coeficientes relativos al borde
Donde:
u = coeficiente de Poisson
I1, I2 = Coeficientes de influencia dependientes de: L* / B*, espesor de estrato H, u, Df
IS = Factor de forma (Streinbrenner, 1934)
ASENTAMIENTOS ELÁSTICOS (INMEDIATOS)
Coeficientes de influencia I1 e I2
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Donde:
 u = Relación de Poisson
 I1, I2 = Coeficientes de influencia 
dependientes de: L*/B*, espesor de estrato 
H, u, Df
;
*
*
B
L
M  *B
H
N 
ASENTAMIENTO ELÁSTICO (INMEDIATO)
Coeficiente de influencia debido a la profundidad – Id (Fox,1948)
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Fuente: Bowles, 1996
Para otros 
valores, ver 
cuadros 
tabulados en: 
Braja Das 5ta ed.
ASENTAMIENTO ELÁSTICO (INMEDIATO)
Factor de corrección (EPRI 1983)
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
z
f
B
L
I

f
s
so
i I
E
Bq
S
)1( 2

Donde:
Si = Asentamiento inmediato (elástico)
qo = Presión de contacto
B = Ancho de la cimentación (m)
us = Relación de Poisson
Es = Módulo de elasticidad (el promedio medido entre z=0 a z=4B’) 
If = Factor de forma (EPRI 1983)
z = Factor de rigidez
FACTORES DE FORMA Y RIGIDEZ, EPRI (1983)
VALORES REFERENCIALES DE PARÁMETROS ELASTICOS
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Rango de valores del módulo de elasticidad
Coeficiente de Poisson
Fuente: Alva H.
ARCILLAS SATURADAS – CONSIDERACIONES ADICIONALES
De teoría de la elasticidad
´)1.(2
´.3


E
Eu
Donde:
 Eu : El módulo de elasticidad no drenado (ensayos triaxiales no drenados)
 n´ : El coeficiente de Poisson drenado
 E´: El módulo de elasticidad drenado (a partir de ensayos triaxiales drenados).
El coeficiente de Poisson (n ) varía de: 0.1 to 0.5
Para arcillas saturadas NO DRENADAS, n = n’ = 0.5 Condición a corto plazo
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN – Índice de compresibilidad CC
Donde:
Cc = Índice de compresibilidad
e1,e2 = Índices de vacíos final para los esfuerzos p1 y p2 respectivamente
Cálculo del índice de compresibilidad
Fuente: Braja Das
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN – OTRAS APROXIMACIONES DE Cc
Terzaghi 1967, sugirió la relación: Cc = 0.009*(LL-10) , donde LL=Límite líquido
Además de la curva e - log s´v.
Existen otros autores que
sugieren aproximar el índice de
compresibilidad.
Ver el siguiente cuadro:
Fuente: Braja Das
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
Fuente: Braja Das
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
Para arcillas normalmente consolidadas
Para arcillas pre-consolidadas
Si: p0 + Dp < pc
Si: p0 < pc < p0 + Dp
Fuente: Braja Das
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Ver Braja Das (4ta edic.)
EJERCICIO
Fuente: Braja Das (4ta Ed.)
Estimar el asentamiento por consolidación
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Ver Braja Das (4ta edic.)
EJERCICIO
Fuente: Braja Das (4ta Ed.)
Incremento del esfuerzo efectivo
‘
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
EJERCICIO
Ver Braja Das (4ta edic.)
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Ver Braja Das (4ta edic.)
Cálculo del incremento de carga
Fuente: Braja Das (4ta Ed.)
cIqp 0D
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Ver Braja Das (4ta edic.)
EJERCICIO
Fuente: Braja Das (4ta Ed.)
ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CALCULO DEL INCREMENTO DE CARGA A UNA PROFUNDIDAD Z DEBAJO 
DE LA CIMENTACIÓN
EL MÉTODO APROXIMADO 2:1
Fuente: Braja Das (4ta Ed.)
Ver Braja Das (4ta edic.)
BULBO DE PRESIONES SEGÚN BOUSSINESQ
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
Ver: Bowles 5ta Ed.
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CAPACIDAD DE CARGA (ADMISIBLE) BASADO EN ASENTAMIENTOS
MEYERHOF (1956) – Arenas
Propuso una correlación para la presión de carga neta admisible en 
cimentacionesy es función del NSPT. La presión neta se define como:
q neta = q adm - gDf
Según Meyerhof, para 25mm de asentamiento máximo tenemos:
Para B≤ 1.22m
Para B> 1.22m
]/[
28.3
)128.3.()(99.7 2
2
601
)( mKN
B
BN
q admneta


]/[)(98.11 2601)( mKNNq admneta 
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CAPACIDAD DE CARGA BASADO EN ASENTAMIENTOS
BOWLES (1977)
Planteó modificar la correlación inicial de Meyerhof como:
Para B≤ 1.22m
Para B> 1.22m
Donde:
Fd = Factor de profundidad = 1+0.33 (Df / B) ≤1.33
Se = Asentamiento tolerable (mm)
B = Base efectiva en (m)
]/)[
25
(
28.3
)128.3.()(968.11 2
2
601
)( mKN
S
F
B
BN
q edadmneta


]/)[
25
()(16.19 2601)( mKN
S
FNq edadmneta 
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CAPACIDAD DE CARGA BASADO EN ASENTAMIENTOS
NSPT
Donde: (N1)60 = Número de golpes del SPT corregido
Número de golpes normalizado
Bowles, propone que el número de golpes normalizado N60, se puede
calcular al corregir el valor promedio N de campo por el efecto de los
siguientes factores:
 Presión por sobrecarga, Cn
 Eficiencia del martillo, n1
 Corrección por longitud de la barra de perforación,n2
 Corrección del muestreador, n3
 Corrección por diámetro de la perforación, n4
Es decir: (𝑵𝟏)60= 𝑵 ∗
𝑪𝒏 ∗ 𝒏𝟏 ∗ 𝒏𝟐 ∗ 𝒏𝟑 ∗ 𝒏𝟒
𝟔𝟎
Ver: Bowles / Braja Das
CAPACIDAD DE CARGA BASADO EN ASENTAMIENTOS
g1= 18 KN/m3
Arena (medianamente compacta)
Cuál es la capacidad neta admisible si 
se requiere un asentamiento máximo 
de 20mm?
]/)[
25
(
28.3
)128.3.()(968.11 2
2
601
)( mKN
S
Fd
B
BN
q eadmneta


EJEMPLO:
Según Bowles:
]/)[
25
20
(*264.1*
5.1*28.3
)15.1*28.3(*15*968.11 2
2
)( mKNq admneta


22
)( /12/1293 cmKgmKNq admneta 
Fd = 1+0.33 (Df / B) ≤1.33
Fd =1.264
g2 = 20 KN/m3
N(1)60=15
CAPACIDAD DE CARGA POR SERVICIO
CAPACIDAD DE CARGA BASADO EN ASENTAMIENTOS
Interrogantes sobre la metodología de Meyerhof y Bowles
 Cuál es el factor de seguridad?
 Que valor de NSPT debe emplearse?
 Otras: Referentes al ensayo SPT
 Energía aplicada
 Equipo normalizado?
 Material grueso o fino, etc.