TEMA 7. ESTADO LIMITE ULTIMO DE HUNDIMIENTO.

Transcripción

1 -1- último de undimiento (I) Sea una carga vertical aplicada sobre una cimentación. Con valores peueños, esta carga producirá asientos. Pero si sigue aumentando, se producirá el agotamiento del terreno al superarse su resistencia al esfuerzo cortante, produciéndose asientos inadmisibles, situación ue se identifica con el undimiento. El undimiento del terreno bajo una cimentación viene generalmente acompañado de giros o incluso el vuelco de la estructura sustentada. La carga ue produce el undimiento depende de la resistencia al esfuerzo cortante del terreno, dimensiones y forma de la cimentación, profundidad a la ue se encuentra, peso específico del terreno y profundidad del nivel freático. Vuelco de una estructura producido por undimiento Imagen extraída del CTE. D-SE-Cimientos

2 -2- último de undimiento (II) Por lo tanto, se define presión vertical de undimiento,, como la resistencia del terreno en la situación de estado límite de undimiento. Habitualmente se conoce como capacidad portante (bearing capacity). Puede expresarse en términos de presiones totales o efectivas, brutas o netas. El CTE.D-SE-Cimientos proporciona la siguiente expresión para el cálculo de la presión de undimiento en cualuier tipo de suelo: + σ + 1 c N f N f N f C C v0 2 Cada uno de los términos de esta expresión se explican en las páginas siguientes.

3 -3- último de undimiento (III) + σ + 1 c N f N f N f C C v0 2 σ v0 es la tensión n vertical debida al peso propio del terreno en el plano de apoyo o de la cimentación. c es la coesión n del terreno. es el peso específico del terreno ue se encuentra bajo la cimentación. n. Imagen extraída del CTE. D-SE- Cimientos es la ancura euivalente de la cimentación. n. N, N y N c son los factores de capacidad de carga, ue dependen exclusivamente de φ. N 1 + sen φ e 1 sen φ π tgφ N c N 1 tg φ N 1'5 ( N 1) tg φ

4 -4- último de undimiento (IV) + σ + 1 c N f N f N f C C v0 2 f, f y f c : factores de corrección n adimensionales para tener en cuenta: Resistencia al esfuerzo cortante del terreno situado sobre la base b y alrededor de la cimentación n (d). Forma de la cimentación n (s). Inclinación n de la resultante de las acciones sobre la cimentación n (i). Proximidad de un talud a la cimentación n (t). f d s i t Si el plano de cimentación tiene una ligera inclinación, el concepto vertical y orizontal se cambiará por normal y tangencial al plano de cimentación. Las inclinaciones superiores al 3(H): 1(V) reuieren técnicas de análisis específicas.

5 -5- último de undimiento (V) d, d, d c Estos factores se deben tomar con precaución y no se considerarán cuando D < 2 m o cuando no se pueda asegurar la permanencia en el tiempo del terreno situado sobre la cimentación. d N D N d 1 d c c D 1 + 0'34 arctg 2 ( 1 sen φ) arctg D 2 Imagen extraída del CTE. D-SE-Cimientos D: profundidad de la cimentación. n.

6 -6- último de undimiento (VI) i i i, i, i c 3 ( 1 0'7 tg δ ) ( 1 tg δ ) 3 ( 1 tg δ ) ( 1 tg δ ) L L tg δ tg δ L H V H V L i c i N N 1 1 Cuando se pueda se pueda asegurar cierta coesión en el contacto de la cimentación con el terreno se podrán tomar ángulos δ menores según: tg δ tg δ L c 1+ V tg φ Cuando la componente orizontal de la resultante sea menor del 10 % de la vertical se podrá tomar i c i i 1.

7 -7- último de undimiento (VII) s, s, s c Para zapatas circulares: s c s 1 20, s 0 6 Para zapatas rectangulares: s 1 + 1'5 tg φ t, t, t c L s 1 0'3 s c 1 + 0'2 Factores de corrección para tener en cuenta la presencia de un talud inclinado de forma descendente un ángulo β respecto de la orizontal. L L t 1 sen 2 β t 1 sen 2 β t c e 2 β tgφ Cuando el ángulo de inclinación del terreno sea superior a φ/2 debe llevarse a cabo un estudio específico de estabilidad global. Cuando el ángulo de inclinación del terreno sea menor o igual a 5º, se podrá tomar t c t t 1.

8 -8- último ltimo de undimiento (VIII) En condiciones drenadas, es decir, en suelos granulares de permeabilidad alta (G y S) y a largo plazo en arcillas saturadas, el cálculo de la presión de undimiento se realiza en tensiones efectivas. Los parámetros resistentes del terreno serán c, coesión efectiva, y φ, ángulo de rozamiento interno efectivo. σ v0 es la tensión efectiva vertical del terreno en el plano de apoyo de la cimentación. es el peso específico del terreno, ue se tomará Directamente el peso específico aparente, si el nivel freático se encuentra a una distancia mayor ue bajo el cimiento. El peso específico sumergido si el nivel freático se encuentra por encima de la base de la cimentación. z En situaciones intermedias: + ( ) siendo z la distancia a la ue se encuentra el nivel freático bajo la cimentación. + σ + 1 N c NC fc v0 N f f 2

9 -9- último de undimiento (IX) En arcillas saturadas en condiciones NO drenadas el cálculo de la presión de undimiento se realiza en tensiones totales. Los parámetros resistentes del terreno serán c u, coesión sin drenaje, y el ángulo de rozamiento interno, ue en este caso es nulo. Los factores de capacidad de carga uedarían N 1, N 0 y N c π c u N C f C + σ v0 N f Además, con φ 0, se tomará H L i c c

10 -10- último de undimiento (X) A efectos prácticos, si el terreno es uniforme (de peso específico aparente aproximado 18 kn/m3) y si la cimentación se encuentra por encima del nivel freático, sobre terreno orizontal, se podrán tomar los siguientes valores de :

11 -11- último de undimiento (XI) + σ + 1 N c NC fc v0 N f f 2 + u c u N C f C + σ v0 N f n σ v0 Conocida la presión n de undimiento neta, la presión n admisible adm se calculará como: adm n R siendo R el coeficiente de seguridad parcial, para el ue se tomará un valor de 3. Por lo tanto, no se producirá el undimiento de la cimentación n mientras se cumpla aplicada σ v0 neta adm

12 -12- último de undimiento (XII) En suelos granulares, cuando el terreno presente pendiente inferior al 10 %, la inclinación con la vertical de la resultante de las acciones sea menor del 10 % y se admita la producción de asientos de asta 2 5 cm, se puede obtener adm como D adm ( kpa) 12 NSPT 1 + para < m. 3 adm ( kpa) D + 0'3 8 NSPT para > m. siendo N SPT el valor medio del número de golpes en el ensayo SPT, obtenido en una zona de influencia de la cimentación comprendida entre un plano situado a una distancia 0 5 por encima de su base y otro situado a una distancia mínima 2 por debajo. A efectos prácticos se pueden tomar también los siguientes valores: 2 D 1 + < 1'3 3 Para N SPT > 10, el valor de adm será proporcional.