SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 21
Descargar para leer sin conexión
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Capítulo 5
Distribución de esfuerzos en el suelo
debido a cargas
5.1 INTRODUCCIÓN
Como ya se ha explicado anteriormente una cimentación tiene el trabajo de
transferir las cargas de la estructura al suelo, cuando esto sucede la presión o
el esfuerzo que la fundación entrega al terreno se distribuye en el medio
considerado (el suelo) y a su vez se disipa. Este capítulo estudia como ocurre
este fenómeno en el terreno para diferentes tipos de cimentación.
5.2 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA PUNTUAL
Figura 5.1 – Modelo de Boussinesq, de carga puntual (P) sobre un medio
elástico semi-infinito, y sistema de ejes utilizado.
Boussinesq (1885), idealizando un modelo donde se coloca una carga puntual
sobre un medio elástico semi-infinito, encontró que la solución para encontrar el
valor del incremento del esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a)
con coordenadas cartesianas de localización (x = xa, y = ya, z = za, ver Figura
5.1) , debido a la carga (P) impuesta, de forma general será:
θ
π
σ 5
2
cos
2
3
z
P
z =∆ (ec. 5.1)
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
donde:
22
cos
zr
z
+
=θ (ec. 5.2)
22
yxr += (ec. 5.3)
Utilizando las definiciones antes vistas, y realizando las simplificaciones
respectivas, se puede expresar el incremento de esfuerzo vertical en el suelo
(∆σz), de dos maneras:
2/52
2
12
3














+
=∆
z
r
z
P
z
π
σ (ec. 5.4)
ó
( ) 2/522
3
.
2
3
zr
zP
z
+
=∆
π
σ (ec. 5.5)
Si tomamos cualquiera de las dos ecuaciones y realizamos un análisis y un
diagrama del incremento del esfuerzo vertical del plano x-z (y=0), obtendremos
un esquema como el mostrado en la Figura 5.2, para el caso de una carga
puntual unitaria, que podrá ser utilizado para cualquier valor de carga
fundamentados en los principios de la elasticidad, aclarando que la unidad de
∆σz/P=[1/m2
].
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Figura 5.2 – Distribución de esfuerzos en el terreno debido a una carga
puntual.
Del esquema de la Figura 5.2 podemos observar y obtener varias cosas, uno
como es la distribución de esfuerzos en el terreno debido a una carga puntual,
y dos introduciremos un concepto que es el bulbo de presiones.
Definición: El bulbo de presiones es la zona del suelo donde se producen
incrementos de carga vertical considerables por efecto de una carga aplicada
del tipo que sea. Esta zona forma un bulbo llamado de presiones, y esta
conformada por isóbaras que son curvas que unen puntos de un mismo valor
de presión o de esfuerzo. Las isobaras de la Figura 5.2 están representadas
desde la del 10% hasta la del 90% del valor de la carga puntual, cada 10%.
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
En el caso que estamos analizando, el bulbo de presiones debido a una carga
puntual, estará limitado por la isobara que toma el valor del 10% del valor de la
fuerza puntual aplicada, ∆σz ≤ 0.10P (ver Figura 5.2).
Como una aclaración adicional el valor del esfuerzo cerca de la carga puntual
toma valores muy grandes, y en el punto de contacto (x=0, z=0) el valor del
esfuerzo en el suelo tenderá a infinito (∆σz = ∞), ya que idealizando el problema
planteado el área de contacto tendería a cero.
Ejemplo 5.1
5.3 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA CIRCULAR
Figura 5.3 – Modelo de carga circular (q) sobre un medio elástico semi-infinito,
y sistema de ejes utilizado.
Partiendo de la solución dada por Boussinesq para una carga puntual (ec. 5.4),
y dividiendo un área cargada circular en diferenciales de área, como muestra la
Figura 5.3, donde una carga puntual (dP) sobre este diferencial se puede
aproximar a dP = q.r.dθ.dr, obtenemos que:
2/52
2
12
)...(3
)(














+
=∆
z
r
z
drdrq
d z
π
θ
σ (ec. 5.6)
Integrando en toda la superficie del área circular, tendríamos que:
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
∫ ∫
=
=
=
=














+
=∆
πθ
θ
π
θ
σ
2
0
2/
0
2/52
2
12
)...(3
Br
r
z
z
r
z
drdrq
(ec. 5.7)
Al solucionar la anterior integral, encontraríamos que el incremento de el
esfuerzo vertical (∆σz) para un punto cualquiera (a) debajo del centro de una
cimentación circular, de radio R, cargada con un valor de esfuerzo de contacto
(q) uniformemente distribuido, en una profundidad dada (z) cualquiera, será:


































+
−=∆
2
3
2
1
1
1
z
R
qzσ (ec. 5.8)
donde:
R : Es el radio de la cimentación, y será igual a R=B/2.
Para conocer el incremento de esfuerzo vertical en lugares diferentes a puntos
localizados debajo del centro de la cimentación circular, se deberá solucionar la
integral de la ecuación 5.7, con los adecuados limites de integración,
variándolos de acuerdo a la distancia (r) desde el centro de la cimentación
hasta punto investigado y a la profundidad (z).
Para efectos prácticos podemos utilizar ábacos como el que muestra la Figura
5.4, obteniendo el valor de la función, de tal manera que el incremento de carga
se puede expresar como:






=∆
R
z
R
x
fqz ,.σ (ec. 5.9)
Abaco area circular
Figura 5.4 – Ábaco carga circular.
En este caso que estamos analizando el bulbo de presiones debido a una
carga circular, éste estará limitado por la isobara que toma el valor de
∆σz=0.10q, y como se puede apreciar en el ábaco de la Figura 5.4, la máxima
profundidad (Db) que toma el bulbo de presiones es el centro aproximadamente
a dos veces el ancho (B) o dos veces el diámetro (D) de la fundación, luego
podemos aproximar:
RDBDb 422 ≈≈≈ (ec. 5.10)
Ejemplo 5.2
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
5.3 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA RECTANGULAR
5.3.1 Método basado en la teoría de Boussinesq
Figura 5.5 – Modelo de carga rectangular (q) sobre un medio elástico semi-
infinito, y sistema de ejes utilizado.
Partiendo de la solución dada por Boussinesq para una carga puntual (ec. 5.4)
y la definición de r (ec. 5.3), y dividiendo un área cargada rectangular en
diferenciales de área, como la mostrada en la Figura 5.5, donde una carga
puntual (dP) sobre un diferencial se puede aproximar a, dP = q.dx.dy,
obtenemos que:
( ) 2/5222
3
2/52
22
2
2
)..(3
12
)..(3
)(
zyx
zdydxq
z
yx
z
dydxq
d z
++
=

















 +
+
=∆
π
π
σ (ec. 5.11)
Integrando en toda la superficie del área rectangular, tendríamos que:
( )∫ ∫
=
=
=
= ++
=∆
Ly
y
Bx
x
z
zyx
zdydxq
0 0
2/5222
3
2
)..(3
π
σ (ec. 5.12)
Al solucionar la anterior integral (Newmark) 1935, encontraríamos que el
incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) para un punto cualquiera (a) debajo de
la esquina de una cimentación rectangular, de ancho B y largo L, cargada con
un valor de esfuerzo de contacto (q) uniformemente distribuido, en una
profundidad dada (z) cualquiera, será:
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
),( nmqIz =∆σ (ec. 5.13)
donde:
z
B
m = (ec. 5.14)
z
L
n = (ec. 5.16)
















−++
++
+
++
++
+++
++
= −
2222
22
1
22
22
2222
22
1
12
tan
1
2
1
12
4
1
),(
nmnm
nmmn
nm
nm
nmnm
nmmn
nmI
π
(ec. 5.17)
En el caso que el valor de (m2
n2
) sea más grande que el valor de (m2
+n2
+1), el
termino de la ecuación 5.17 que utiliza tangente inversa se vuelve negativo,
luego será necesario modificar la ecuación, sumando al anterior resultado el
valor de π, de la siguiente manera:








+








−++
++
+
++
++
+++
++
= −
π
π 2222
22
1
22
22
2222
22
1
12
tan
1
2
1
12
4
1
),(
nmnm
nmmn
nm
nm
nmnm
nmmn
nmI (ec. 5.18)
El valor del factor de influencia I(m,n), siempre deberá estar entre:
25.0),(0 ≤≤ nmI (ec. 5.19)
Los valores del factor de influencia I(m,n), a partir de las ecuaciones 5.17 y
5.18, se pueden obtener del gráfico de la Figura 5.6 para diferentes valores de
m y n ó de la Tabla 5.1.
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Figura 5.6 – Valor del factor de influencia para diferentes valores de m y n.
Tabla 5.1 – Valor del factor de influencia para diferentes valores de m y n.
m ó n 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 2.0 ∞
0.1 0.0047 0.0092 0.0132 0.0168 0.0198 0.0222 0.0242 0.0258 0.0270 0.0279 0.0311 0.0316
0.2 0.0092 0.0179 0.0259 0.0328 0.0387 0.0435 0.0473 0.0504 0.0528 0.0547 0.0610 0.0620
0.3 0.0132 0.0259 0.0374 0.0474 0.0559 0.0629 0.0686 0.0731 0.0766 0.0794 0.0887 0.0902
0.4 0.0168 0.0328 0.0474 0.0602 0.0711 0.0801 0.0873 0.0931 0.0977 0.1013 0.1134 0.1154
0.5 0.0198 0.0387 0.0559 0.0711 0.0840 0.0947 0.1034 0.1103 0.1158 0.1202 0.1350 0.1375
0.6 0.0222 0.0435 0.0629 0.0801 0.0947 0.1069 0.1168 0.1247 0.1311 0.1360 0.1533 0.1562
0.7 0.0242 0.0473 0.0686 0.0873 0.1034 0.1168 0.1277 0.1365 0.1436 0.1491 0.1686 0.1720
0.8 0.0258 0.0504 0.0731 0.0931 0.1103 0.1247 0.1365 0.1461 0.1537 0.1598 0.1812 0.1850
0.9 0.0270 0.0528 0.0766 0.0977 0.1158 0.1311 0.1436 0.1537 0.1618 0.1684 0.1915 0.1958
1.0 0.0279 0.0547 0.0794 0.1013 0.1202 0.1360 0.1491 0.1598 0.1684 0.1752 0.1999 0.2046
1.5 0.0304 0.0595 0.0864 0.1105 0.1314 0.1490 0.1637 0.1758 0.1857 0.1936 0.2236 0.2299
2.0 0.0311 0.0610 0.0887 0.1134 0.1350 0.1533 0.1686 0.1812 0.1915 0.1999 0.2325 0.2399
3.0 0.0315 0.0618 0.0898 0.1150 0.1368 0.1555 0.1711 0.1841 0.1947 0.2034 0.2378 0.2465
4.0 0.0316 0.0619 0.0901 0.1153 0.1372 0.1560 0.1717 0.1847 0.1954 0.2042 0.2391 0.2485
5.0 0.0316 0.0620 0.0901 0.1154 0.1374 0.1561 0.1718 0.1849 0.1956 0.2044 0.2395 0.2492
10.0 0.0316 0.0620 0.0902 0.1154 0.1374 0.1562 0.1720 0.1850 0.1958 0.2046 0.2398 0.2499
∞ 0.0316 0.0620 0.0902 0.1154 0.1375 0.1562 0.1720 0.1850 0.1958 0.2046 0.2399 0.2500
n ó m
La profundidad del bulbo de presiones (Db) de un área rectangular es difícil de
determinar de forma general, más aun cuando es una distribución de carga
compuesta. Se puede deducir que esta variará entre dos veces su ancho (B)
(en el caso de una zapata cuadrada) y tres veces su ancho (B) (ver numeral
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
5.4), pero de manera aproximada Db es asumida, para el caso de una zapata
rectangular como:
BDb 2≈ (ec. 5.24)
Ejemplo 5.3
5.3.2 Método aproximado 2:1 (V:H)
Uno de los primeros métodos para encontrar el incremento de esfuerzo vertical
(∆σz) en el suelo, a una profundidad (z) cualquiera, debido a una carga
uniformemente distribuida (q) colocada en una superficie rectangular de ancho
(B) y largo (L), fue el método de la pendiente 2:1 (V:H), método que es
aproximado pero tiene la ventaja de que es muy sencillo y simple.
Este método supone que la zona o área donde la carga (q) actúa, se va
distribuyendo en el medio (suelo), ampliándose, desde la de contacto (B x L),
hasta una zona más grande que va a ser función de la profundidad, y que va a
ir creciendo con una pendiente 2:1 (V:H), tal y como muestra la Figura 5.7, para
el caso de la dimensión del ancho (B) y análogamente para la dimensión del
largo (L).
Figura 5.7 – Método aproximado 2:1 (V:H).
De acuerdo a esto, el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en el suelo, se
podría aproximar a:
))(( zLzB
qBL
z
++
=∆σ (ec. 5.19)
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Para el caso de una cimentación cuadrada, basándonos en este mismo
método:
2
2
)( zB
qB
z
+
=∆σ (ec. 5.20)
5.4 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA RECTANGULAR UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA DE LONGITUD
INFINITA (ZAPATA CORRIDA)
Figura 5.8 – Carga rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita.
A partir de la solución para los esfuerzos causados en el suelo por una fuerza
lineal de longitud infinita (P/m, no tratada en este capítulo), y al integrarla para
darle solución a la distribución de esfuerzos causada en el suelo por una carga
rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita (ver Figura 5.8),
obtenemos que el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) en un punto
cualquiera (a) dado, de coordenadas (xa, za), será :






+−+
−−
−
+
−
−
=∆ −−
222222
222
11
4)(
)(2
tantan
1
zbbzx
bzxbz
bx
z
bx
z
qz
π
σ (ec. 5.21)
donde:
q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud
infinita.
x,z : Coordenadas cartesianas del punto analizado.
b : Igual a la mitad del valor del ancho de la cimentación rectangular de
longitud infinita con carga uniformemente distribuida. (b=B/2)
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
ó de una manera simplificada:
( ))2cos(
1
δααα
π
σ ++=∆ senqz (ec. 5.22)
donde:
q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud
infinita.
α : Ángulo definido en la Figura 5.8, conformado entre los limites de la
carga y el punto a.
δ : Ángulo definido en la Figura 5.8, medido con respecto a la vertical.
Por facilidad podemos graficar la ecuación 5.21 o la 5.22, de tal forma que
podamos encontrar el valor de la función f(x/B, z/B), y al multiplicarla por la
carga (q) uniformemente distribuida obtendremos el valor del incremento de
esfuerzo vertical (∆σz) en el punto considerado, así:






=∆
B
z
B
x
qfz ,σ (ec. 5.23)
El valor de la función f(x/B, z/B), aparece graficado en la Figura 5.9 de manera
general hasta la isobara ∆σz/q = 0.10 y en la Figura 5.10 de manera mas
detallada hasta la isobara ∆σz/q = 0.20, que en el caso de una zapata
rectangular de longitud infinita será hasta donde se considerara la profundidad
del bulbo de presiones (Db), o lo mismo hasta que haya una disipación de
esfuerzo de tal forma que el incremento de esfuerzo en el suelo no supere el
20% de la carga impuesta originalmente. De acuerdo a lo anterior y a lo que se
puede apreciar en la Figura 5.9 y 5.10 podemos aproximar para este caso de
zapata rectangular de longitud infinita y carga uniformemente distribuida, que la
profundidad del bulbo de presiones (Db) es:
BDb 3≈ (ec. 5.24)
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Figura 5.9 – Valor de la función f(x/B, z/B), general.
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Figura 5.10 – Valor de la función f(x/B, z/B), detallada.
Ejemplo 5.3
5.5 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA TRIANGULAR DE LONGITUD INFINITA.
De una manera análoga como para una carga rectangular uniformemente
distribuida de longitud infinita, a partir de la solución para los esfuerzos
causados en el suelo por una fuerza lineal de longitud infinita (P/m, no tratada
en este capítulo), y al integrarla para darle solución a la distribución de
esfuerzos causada en el suelo por una carga triangular de longitud infinita,
variando desde cero (0) hasta q (ver Figura 5.11), obtenemos que el
incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a) dado, de
coordenadas (xa, za), será :
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.






−=∆ δα
π
σ 2
2
1
sen
b
x
qz (ec. 5.25)
donde:
q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud
infinita.
x : Coordenada cartesiana x del punto analizado.
b : Igual a la mitad del valor del ancho de la cimentación de longitud
infinita con carga uniformemente distribuida. (b=B/2)
α : Ángulo definido en la Figura 5.11, conformado entre los limites de la
carga y el punto a.
δ : Ángulo definido en la Figura 5.11, medido con respecto a la vertical.
Figura 5.11 – Carga triangular de longitud infinita.
Esta solución es aplicada a casos como el de los muros de contención con
carga excéntrica, combinado con principios de superposición de acuerdo a las
teorías elásticas.
5.6 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA TRAPEZOIDAL (TRIANGULO RECTÁNGULO) DE LONGITUD
INFINITA, TERRAPLÉN.
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Figura 5.12 – Carga de terraplén de longitud infinita.
A partir de la solución para una carga triangular de longitud infinita (ver
Numeral 5.5) y utilizando los principios de superposición, podemos obtener que
el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a) dado, de
coordenadas (xa, za), será :






−+




 +
=∆ )()(
1
2
2
1
21
2
21
ααα
π
σ
B
B
B
BB
qz (ec. 5.26)
donde:
q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud
infinita, actuando en el ancho B2, que en el caso de un terraplén
uniforme de altura H y peso unitario γ, será q = γH.
B1 : Ancho donde se desarrolla la pendiente del terraplén, y donde varia la
carga desde la carga q hasta cero.
B2 : Ancho donde se considera que actúa la carga rectangular de longitud
infinita uniformemente distribuida (q).
α1 : Definido como:






−




 +
= −−
z
B
z
BB 11211
1 tantanα (ec. 5.27)
α2 : Definido como:






= −
z
B11
2 tanα (ec. 5.28)
Por facilidad se puede construir o graficar un diagrama en función de B1/z y
B2/z, a partir de la ecuación 5.26, con el objeto de expresar el incremento de el
esfuerzo vertical (∆σz) como:
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.






=∆
z
B
z
B
qfz
21
,σ (ec. 5.29)
donde el valor de la función 





z
B
z
B
f 21
, aparece graficado en la Figura 5.13.
Figura 5.13 – Ábaco para carga de terraplén de longitud infinita, valor de la
función f(B1/z, B2/z).
Ejemplo 5.3
5.7 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA
CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA DE CUALQUIER FORMA, CARTA
DE NEWMARK (1942).
5.7.1 Manejo de la Carta de Newmark
Nathan M. Newmark (1942) en la Universidad de Illinois, se ideo un sistema de
solución grafica para encontrar de manera aproximada el incremento de
esfuerzo vertical debajo de cualquier punto de una fundación, con cualquier tipo
y forma de carga, basado en la solución para un punto bajo el centro de una
fundación con carga uniformemente repartida de forma circular (numeral 5.3,
de este capítulo). A esta solución gráfica se le llama solución con Carta de
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Newmark, y es basada en gráficos o esquemas como el que muestra la Figura
5.14:
Figura 5.14 – Carta de Newmark.
La forma de encontrar el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) bajo cualquier
punto de la fundación o por fuera de ella, a una profundidad cualquiera (z)
dada, es:
a. Caracterizar la carta de Newmark con la que se va a trabajar, que
consiste en identificar el valor de influencia (cada carta tendrá uno, en el
caso de la Figura 5.14 Vi=0.003125), y en identificar la referencia de
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
escala (├────┤) que es la línea que representa la profundidad (z) a la
cual se va a encontrar el incremento de esfuerzo.
b. Adoptada la profundidad (z) a la cual se va a encontrar el incremento de
esfuerzo vertical (∆σz), la línea de referencia de escala (├────┤) se
volverá igual a la profundidad (z) tomada, de acuerdo a esto quedará
definida la escala del procedimiento.
c. Se deberá dibujar la fundación en planta de acuerdo a la escala definida
en el paso anterior, para luego colocar este esquema a escala sobre la
Carta de Newmark, haciendo coincidir el punto bajo el cual se desea
encontrar el incremento de esfuerzo con el centro de la Carta de
Newmark, tal y como muestra la Figura 5.15 (a) para el caso del
incremento de esfuerzo en el centro de la fundación o la Figura 5.15 (b)
para el caso del incremento de esfuerzo en la esquina de la cimentación.
Figura 5.15 – Carta de Newmark.
d. Finalmente se contarán cuantos cuadros quedan dentro del esquema de
la fundación, sumándose los cuadros completos y las fracciones de
recuadros con el cuidado de una buena apreciación.
De acuerdo al anterior procedimiento descrito, el valor del incremento de
esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera bajo la fundación, a una
profundidad (z) dada, se definirá como:
qNViz =∆σ (ec. 5.30)
donde:
Vi : Valor de influencia de la carta de Newmark de referencia, cada carta
tendrá uno.
q : Sobrecarga uniformemente distribuida producida por la cimentación.
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
N : Numero de divisiones de la carta de Newmark de referencia, que estén
dentro de la planta de la cimentación.
5.7.2 Construcción de la Carta de Newmark
A partir de la solución para una carga uniformemente distribuida de forma
circular, ecuación 5.8, podemos obtener que la relación R/z, es igual a:
2
1
3
2
11










−




 ∆
−=
−
qz
R zσ
(ec. 5.31)
Si ahora le damos valores a la relación (∆σz/q), desde cero (0) hasta uno (1)
(debido a que la relación no podrá ser mayor que uno), obtenemos los valores
de la relación R/z , los cuales son tabulados en la tabla 5.2:
Tabla 5.2 – Valores de R/z.
∆σz/q R/z
0.0 0.000
0.1 0.270
0.2 0.400
0.3 0.518
0.4 0.637
0.5 0.766
0.6 0.918
0.7 1.110
0.8 1.387
0.9 1.908
1.0 ∞
Luego si se asume una escala cualquiera para la unidad, se deberá graficar
como radios de círculos concéntricos todos los valores de R/z obtenidos, de
acuerdo a la escala seleccionada, tal y como muestra la Figura 5.16:
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
Figura 5.16 – Círculos concéntricos para la construcción de la carta de
Newmark.
Se coloca una línea de longitud de una unidad, según la escala escogida, que
representara la profundidad (z) con la cual se este trabajando con la carta de
Newmark. Finalmente se divide la carta en cuantos cuadros se desee (de forma
simétrica), y se le coloca un recuadro que delimitará la carta, tal y como
muestra la Figura 5.17:
Figura 5.17 – Construcción de la carta de Newmark.
Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones
Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas
Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.
El numero de cuadros en los cuales se dividió la carta de Newmark, definirá el
valor del factor de influencia (Vi) para la carta de Newmark construida (cada
carta deberá especificar cuanto es este valor), según la siguiente ecuación:
ND
Vi
1
= (ec. 5.32)
donde:
ND: Numero total de divisiones o cuadros que posee la Carta de Newmark
construida.
5.8 REFERENCIAS
Bowles, J.E. (1996). Foundation analysis and design, 5th ed., McGraw-Hill,
New York.
Cruz, L. (2006). Conferencias de clase curso de Fundaciones, Facultad de
Ingeniería Civil Universidad del Cauca, Popayán.
Cruz, L. (2006). Conferencias de clase curso de Mecánica de Suelos I,
Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca, Popayán.
Cruz, L. (2006). Conferencias de clase curso de Mecánica de Suelos II,
Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca, Popayán.
Das, B.M. (2001). Principios de ingeniería de cimentaciones, 4ta ed.,
International Thomson Editores, México.
Das, B.M. (1997). Advanced soils mechanics, 2nd ed., Taylor and Francis,
Washington, D.C.
Newmark, N.M. (1942), Influence Charts for Computation of Stresses in Elastic
Foundations, University of Illinois Bulletin No. 338.
Osterberg, J. O. (1957). “Influence values for vertical stresses in semi-infinite
mass due to embankment loading”, Proceedings, Fourth International
conference on soil mechanics an foundation engineering, London, vol. 1, pp.
393-396.
Rico, A. y H. Del Castillo (2003). La ingeniería de suelos en las vías terrestres
(carreteras, ferrocarriles y aeropistas), Vol. 1 y Vol. 2, 19na reimpresión,
Limusa, México.

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Determinación del limite liquido y limite plastico ok
Determinación del limite liquido y limite plastico okDeterminación del limite liquido y limite plastico ok
Determinación del limite liquido y limite plastico okDiego Delgado Torres
 
consolidacion de suelos
consolidacion de suelosconsolidacion de suelos
consolidacion de suelosERICK CORDOVA
 
mecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanol
mecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanolmecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanol
mecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanolSoy Feliz
 
cimentaciones superficiales
cimentaciones superficiales   cimentaciones superficiales
cimentaciones superficiales Franco Solorzano
 
mecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidos
mecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidosmecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidos
mecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidosEricArturoTorresRoza
 
Asentamiento en suelos granulares
Asentamiento en suelos granularesAsentamiento en suelos granulares
Asentamiento en suelos granularessondorman
 
Incremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de carga
Incremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de cargaIncremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de carga
Incremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de cargaSergio Celestino
 
Consolidación de los suelos
Consolidación de los  suelosConsolidación de los  suelos
Consolidación de los suelos7300311
 
Distribucion de esfuerzos en la masa de un suelo
Distribucion  de esfuerzos en la masa de un sueloDistribucion  de esfuerzos en la masa de un suelo
Distribucion de esfuerzos en la masa de un suelodiegoupt
 
Consolidación unidimensional de suelos
Consolidación unidimensional de suelosConsolidación unidimensional de suelos
Consolidación unidimensional de suelosLuis Palma
 
Ensayos de penetración estándar spt
Ensayos de penetración estándar sptEnsayos de penetración estándar spt
Ensayos de penetración estándar sptErik Cortez Berrospi
 
Distribuciones de presiones con la profundidad
Distribuciones de presiones con la profundidadDistribuciones de presiones con la profundidad
Distribuciones de presiones con la profundidadSistemadeEstudiosMed
 
Presiones efectivas y las presiones totales
Presiones efectivas y  las presiones        totalesPresiones efectivas y  las presiones        totales
Presiones efectivas y las presiones totalesHeiner Ruiz Sanchez
 

La actualidad más candente (20)

Determinación del limite liquido y limite plastico ok
Determinación del limite liquido y limite plastico okDeterminación del limite liquido y limite plastico ok
Determinación del limite liquido y limite plastico ok
 
consolidacion de suelos
consolidacion de suelosconsolidacion de suelos
consolidacion de suelos
 
mecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanol
mecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanolmecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanol
mecanica-de-suelos-problemas-resueltos-spanish-espanol
 
cimentaciones superficiales
cimentaciones superficiales   cimentaciones superficiales
cimentaciones superficiales
 
mecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidos
mecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidosmecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidos
mecánica de suelos 2-Esfuerzos transmitidos
 
Asentamiento en suelos granulares
Asentamiento en suelos granularesAsentamiento en suelos granulares
Asentamiento en suelos granulares
 
Mecánica de Suelos II: Teoria de consolidacion
Mecánica de Suelos II: Teoria de consolidacionMecánica de Suelos II: Teoria de consolidacion
Mecánica de Suelos II: Teoria de consolidacion
 
Incremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de carga
Incremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de cargaIncremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de carga
Incremetno de esfuerzos verticales bajo diferentes condiciones de carga
 
Consolidación de los suelos
Consolidación de los  suelosConsolidación de los  suelos
Consolidación de los suelos
 
Ensayo SPT
Ensayo SPTEnsayo SPT
Ensayo SPT
 
ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO
ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADOENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO
ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO
 
Distribucion de esfuerzos en la masa de un suelo
Distribucion  de esfuerzos en la masa de un sueloDistribucion  de esfuerzos en la masa de un suelo
Distribucion de esfuerzos en la masa de un suelo
 
Consolidación unidimensional de suelos
Consolidación unidimensional de suelosConsolidación unidimensional de suelos
Consolidación unidimensional de suelos
 
Formulario
FormularioFormulario
Formulario
 
Ensayos de penetración estándar spt
Ensayos de penetración estándar sptEnsayos de penetración estándar spt
Ensayos de penetración estándar spt
 
Pilotes presentacion
Pilotes presentacionPilotes presentacion
Pilotes presentacion
 
Distribuciones de presiones con la profundidad
Distribuciones de presiones con la profundidadDistribuciones de presiones con la profundidad
Distribuciones de presiones con la profundidad
 
Asentamiento elastico.docx resumen
Asentamiento elastico.docx resumenAsentamiento elastico.docx resumen
Asentamiento elastico.docx resumen
 
Asentamiento elastico
Asentamiento elasticoAsentamiento elastico
Asentamiento elastico
 
Presiones efectivas y las presiones totales
Presiones efectivas y  las presiones        totalesPresiones efectivas y  las presiones        totales
Presiones efectivas y las presiones totales
 

Destacado (12)

Lesson 9
Lesson 9Lesson 9
Lesson 9
 
Estilos de liderazgos.
Estilos de liderazgos.Estilos de liderazgos.
Estilos de liderazgos.
 
Pipo exposicion
Pipo exposicionPipo exposicion
Pipo exposicion
 
La Planeación
La PlaneaciónLa Planeación
La Planeación
 
Powerpoint slideshare
Powerpoint slidesharePowerpoint slideshare
Powerpoint slideshare
 
Pluralidade dos mundos habitados (palestra)
Pluralidade dos mundos habitados (palestra)Pluralidade dos mundos habitados (palestra)
Pluralidade dos mundos habitados (palestra)
 
201619 20ハッカソンまとめ
201619 20ハッカソンまとめ201619 20ハッカソンまとめ
201619 20ハッカソンまとめ
 
Diapositivas para el blog
Diapositivas para el blogDiapositivas para el blog
Diapositivas para el blog
 
№ 9 (56), май 2016
№ 9 (56), май 2016№ 9 (56), май 2016
№ 9 (56), май 2016
 
Alpo 1.02 les2
Alpo 1.02 les2Alpo 1.02 les2
Alpo 1.02 les2
 
Castellano
CastellanoCastellano
Castellano
 
Cap15
Cap15Cap15
Cap15
 

Similar a Capítulo 5 distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas.desbloqueado

305965297 metodo-de-boussinesq
305965297 metodo-de-boussinesq305965297 metodo-de-boussinesq
305965297 metodo-de-boussinesqWilsonCano6
 
Coeficiente balasto horizontal
Coeficiente balasto horizontalCoeficiente balasto horizontal
Coeficiente balasto horizontalOthon Boerner
 
calculo_simplificado_capacidad_portante.pdf
calculo_simplificado_capacidad_portante.pdfcalculo_simplificado_capacidad_portante.pdf
calculo_simplificado_capacidad_portante.pdfhipolitomamanimuoz1
 
Calculo simplificado capacidad_portante
Calculo simplificado capacidad_portanteCalculo simplificado capacidad_portante
Calculo simplificado capacidad_portanteHarrison Pulido
 
Zaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada Fisica
Zaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada FisicaZaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada Fisica
Zaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada Fisicafisicayquimica-com-es
 
Modulo de-reaccion-de-subrasante-k
Modulo de-reaccion-de-subrasante-kModulo de-reaccion-de-subrasante-k
Modulo de-reaccion-de-subrasante-kbenji_772
 
Segundo teorema de castigliano
Segundo teorema de castiglianoSegundo teorema de castigliano
Segundo teorema de castiglianoChrizthian Marcos
 
249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido
249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido
249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertidoAnthonyValer1
 
299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo
299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo
299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-sueloAngel Escobar
 
Asentamiento de las_edificaciones-libre
Asentamiento de las_edificaciones-libreAsentamiento de las_edificaciones-libre
Asentamiento de las_edificaciones-libreGerardo Lira Vargas
 
Análisis de cargas.pdf
Análisis de cargas.pdfAnálisis de cargas.pdf
Análisis de cargas.pdfMilyVasquez2
 

Similar a Capítulo 5 distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas.desbloqueado (20)

interaccion suelo estructura
interaccion suelo estructurainteraccion suelo estructura
interaccion suelo estructura
 
Fundaciones superficiales 02
Fundaciones superficiales 02Fundaciones superficiales 02
Fundaciones superficiales 02
 
DISTRIBUCION DE ESFUERZOS EN LA MASA DEL SUELO
DISTRIBUCION DE ESFUERZOS EN LA MASA DEL SUELODISTRIBUCION DE ESFUERZOS EN LA MASA DEL SUELO
DISTRIBUCION DE ESFUERZOS EN LA MASA DEL SUELO
 
305965297 metodo-de-boussinesq
305965297 metodo-de-boussinesq305965297 metodo-de-boussinesq
305965297 metodo-de-boussinesq
 
Balasto
BalastoBalasto
Balasto
 
1 balasto
1 balasto1 balasto
1 balasto
 
Coeficiente de basalto
Coeficiente de basaltoCoeficiente de basalto
Coeficiente de basalto
 
Coeficiente balasto horizontal
Coeficiente balasto horizontalCoeficiente balasto horizontal
Coeficiente balasto horizontal
 
Complilado
CompliladoComplilado
Complilado
 
20181115141109
2018111514110920181115141109
20181115141109
 
Esfuerzos presentes en el suelo
Esfuerzos presentes en el sueloEsfuerzos presentes en el suelo
Esfuerzos presentes en el suelo
 
calculo_simplificado_capacidad_portante.pdf
calculo_simplificado_capacidad_portante.pdfcalculo_simplificado_capacidad_portante.pdf
calculo_simplificado_capacidad_portante.pdf
 
Calculo simplificado capacidad_portante
Calculo simplificado capacidad_portanteCalculo simplificado capacidad_portante
Calculo simplificado capacidad_portante
 
Zaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada Fisica
Zaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada FisicaZaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada Fisica
Zaragoza 2013 primera prueba - Olimpiada Fisica
 
Modulo de-reaccion-de-subrasante-k
Modulo de-reaccion-de-subrasante-kModulo de-reaccion-de-subrasante-k
Modulo de-reaccion-de-subrasante-k
 
Segundo teorema de castigliano
Segundo teorema de castiglianoSegundo teorema de castigliano
Segundo teorema de castigliano
 
249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido
249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido
249220080 capacidad-de-carga-cimentaciones-convertido
 
299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo
299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo
299899164 tema-4-distribucion-de-presiones-en-la-masa-del-suelo
 
Asentamiento de las_edificaciones-libre
Asentamiento de las_edificaciones-libreAsentamiento de las_edificaciones-libre
Asentamiento de las_edificaciones-libre
 
Análisis de cargas.pdf
Análisis de cargas.pdfAnálisis de cargas.pdf
Análisis de cargas.pdf
 

Último

Sesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERU
Sesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERUSesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERU
Sesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERUMarcosAlvarezSalinas
 
Fisiología del azufre en plantas S.S.pdf
Fisiología del azufre en plantas S.S.pdfFisiología del azufre en plantas S.S.pdf
Fisiología del azufre en plantas S.S.pdfJessLeonelVargasJimn
 
3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx
3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx
3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptxJhordanGonzalo
 
Tiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo II
Tiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo IITiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo II
Tiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo IILauraFernandaValdovi
 
estadisticasII Metodo-de-la-gran-M.pdf
estadisticasII   Metodo-de-la-gran-M.pdfestadisticasII   Metodo-de-la-gran-M.pdf
estadisticasII Metodo-de-la-gran-M.pdfFlorenciopeaortiz
 
Electromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdf
Electromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdfElectromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdf
Electromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdfAnonymous0pBRsQXfnx
 
SOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidad
SOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidadSOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidad
SOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidadANDECE
 
Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023
Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023
Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023ANDECE
 
AMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptx
AMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptxAMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptx
AMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptxLuisvila35
 
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NISTUna estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NISTFundación YOD YOD
 
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONALCHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONALKATHIAMILAGRITOSSANC
 
Fisiología del Potasio en Plantas p .pdf
Fisiología del Potasio en Plantas p .pdfFisiología del Potasio en Plantas p .pdf
Fisiología del Potasio en Plantas p .pdfJessLeonelVargasJimn
 
LEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdf
LEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdfLEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdf
LEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdfAdelaHerrera9
 
183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf
183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf
183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdfEdwinAlexanderSnchez2
 
Edificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRC
Edificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRCEdificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRC
Edificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRCANDECE
 
produccion de cerdos. 2024 abril 20..pptx
produccion de cerdos. 2024 abril 20..pptxproduccion de cerdos. 2024 abril 20..pptx
produccion de cerdos. 2024 abril 20..pptxEtse9
 
Exposicion. del documentos de YPFB corporación
Exposicion. del documentos de YPFB corporaciónExposicion. del documentos de YPFB corporación
Exposicion. del documentos de YPFB corporaciónjas021085
 
Propositos del comportamiento de fases y aplicaciones
Propositos del comportamiento de fases y aplicacionesPropositos del comportamiento de fases y aplicaciones
Propositos del comportamiento de fases y aplicaciones025ca20
 
Presentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdf
Presentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdfPresentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdf
Presentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdfMirthaFernandez12
 
4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx
4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx
4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptxGARCIARAMIREZCESAR
 

Último (20)

Sesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERU
Sesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERUSesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERU
Sesion 02 Patentes REGISTRO EN INDECOPI PERU
 
Fisiología del azufre en plantas S.S.pdf
Fisiología del azufre en plantas S.S.pdfFisiología del azufre en plantas S.S.pdf
Fisiología del azufre en plantas S.S.pdf
 
3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx
3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx
3039_ftg_01Entregable 003_Matematica.pptx
 
Tiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo II
Tiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo IITiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo II
Tiempos Predeterminados MOST para Estudio del Trabajo II
 
estadisticasII Metodo-de-la-gran-M.pdf
estadisticasII   Metodo-de-la-gran-M.pdfestadisticasII   Metodo-de-la-gran-M.pdf
estadisticasII Metodo-de-la-gran-M.pdf
 
Electromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdf
Electromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdfElectromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdf
Electromagnetismo Fisica FisicaFisica.pdf
 
SOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidad
SOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidadSOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidad
SOUDAL: Soluciones de sellado, pegado y hermeticidad
 
Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023
Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023
Centro Integral del Transporte de Metro de Madrid (CIT). Premio COAM 2023
 
AMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptx
AMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptxAMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptx
AMBIENTES SEDIMENTARIOS GEOLOGIA TIPOS .pptx
 
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NISTUna estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
Una estrategia de seguridad en la nube alineada al NIST
 
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONALCHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
CHARLA DE INDUCCIÓN SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL
 
Fisiología del Potasio en Plantas p .pdf
Fisiología del Potasio en Plantas p .pdfFisiología del Potasio en Plantas p .pdf
Fisiología del Potasio en Plantas p .pdf
 
LEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdf
LEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdfLEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdf
LEYES DE EXPONENTES SEMANA 1 CESAR VALLEJO.pdf
 
183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf
183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf
183045401-Terminal-Terrestre-de-Trujillo.pdf
 
Edificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRC
Edificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRCEdificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRC
Edificio residencial Becrux en Madrid. Fachada de GRC
 
produccion de cerdos. 2024 abril 20..pptx
produccion de cerdos. 2024 abril 20..pptxproduccion de cerdos. 2024 abril 20..pptx
produccion de cerdos. 2024 abril 20..pptx
 
Exposicion. del documentos de YPFB corporación
Exposicion. del documentos de YPFB corporaciónExposicion. del documentos de YPFB corporación
Exposicion. del documentos de YPFB corporación
 
Propositos del comportamiento de fases y aplicaciones
Propositos del comportamiento de fases y aplicacionesPropositos del comportamiento de fases y aplicaciones
Propositos del comportamiento de fases y aplicaciones
 
Presentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdf
Presentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdfPresentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdf
Presentación Proyecto Trabajo Creativa Profesional Azul.pdf
 
4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx
4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx
4.6 DEFINICION DEL PROBLEMA DE ASIGNACION.pptx
 

Capítulo 5 distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas.desbloqueado

  • 1. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Capítulo 5 Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas 5.1 INTRODUCCIÓN Como ya se ha explicado anteriormente una cimentación tiene el trabajo de transferir las cargas de la estructura al suelo, cuando esto sucede la presión o el esfuerzo que la fundación entrega al terreno se distribuye en el medio considerado (el suelo) y a su vez se disipa. Este capítulo estudia como ocurre este fenómeno en el terreno para diferentes tipos de cimentación. 5.2 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA PUNTUAL Figura 5.1 – Modelo de Boussinesq, de carga puntual (P) sobre un medio elástico semi-infinito, y sistema de ejes utilizado. Boussinesq (1885), idealizando un modelo donde se coloca una carga puntual sobre un medio elástico semi-infinito, encontró que la solución para encontrar el valor del incremento del esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a) con coordenadas cartesianas de localización (x = xa, y = ya, z = za, ver Figura 5.1) , debido a la carga (P) impuesta, de forma general será: θ π σ 5 2 cos 2 3 z P z =∆ (ec. 5.1)
  • 2. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. donde: 22 cos zr z + =θ (ec. 5.2) 22 yxr += (ec. 5.3) Utilizando las definiciones antes vistas, y realizando las simplificaciones respectivas, se puede expresar el incremento de esfuerzo vertical en el suelo (∆σz), de dos maneras: 2/52 2 12 3               + =∆ z r z P z π σ (ec. 5.4) ó ( ) 2/522 3 . 2 3 zr zP z + =∆ π σ (ec. 5.5) Si tomamos cualquiera de las dos ecuaciones y realizamos un análisis y un diagrama del incremento del esfuerzo vertical del plano x-z (y=0), obtendremos un esquema como el mostrado en la Figura 5.2, para el caso de una carga puntual unitaria, que podrá ser utilizado para cualquier valor de carga fundamentados en los principios de la elasticidad, aclarando que la unidad de ∆σz/P=[1/m2 ].
  • 3. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Figura 5.2 – Distribución de esfuerzos en el terreno debido a una carga puntual. Del esquema de la Figura 5.2 podemos observar y obtener varias cosas, uno como es la distribución de esfuerzos en el terreno debido a una carga puntual, y dos introduciremos un concepto que es el bulbo de presiones. Definición: El bulbo de presiones es la zona del suelo donde se producen incrementos de carga vertical considerables por efecto de una carga aplicada del tipo que sea. Esta zona forma un bulbo llamado de presiones, y esta conformada por isóbaras que son curvas que unen puntos de un mismo valor de presión o de esfuerzo. Las isobaras de la Figura 5.2 están representadas desde la del 10% hasta la del 90% del valor de la carga puntual, cada 10%.
  • 4. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. En el caso que estamos analizando, el bulbo de presiones debido a una carga puntual, estará limitado por la isobara que toma el valor del 10% del valor de la fuerza puntual aplicada, ∆σz ≤ 0.10P (ver Figura 5.2). Como una aclaración adicional el valor del esfuerzo cerca de la carga puntual toma valores muy grandes, y en el punto de contacto (x=0, z=0) el valor del esfuerzo en el suelo tenderá a infinito (∆σz = ∞), ya que idealizando el problema planteado el área de contacto tendería a cero. Ejemplo 5.1 5.3 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA CIRCULAR Figura 5.3 – Modelo de carga circular (q) sobre un medio elástico semi-infinito, y sistema de ejes utilizado. Partiendo de la solución dada por Boussinesq para una carga puntual (ec. 5.4), y dividiendo un área cargada circular en diferenciales de área, como muestra la Figura 5.3, donde una carga puntual (dP) sobre este diferencial se puede aproximar a dP = q.r.dθ.dr, obtenemos que: 2/52 2 12 )...(3 )(               + =∆ z r z drdrq d z π θ σ (ec. 5.6) Integrando en toda la superficie del área circular, tendríamos que:
  • 5. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. ∫ ∫ = = = =               + =∆ πθ θ π θ σ 2 0 2/ 0 2/52 2 12 )...(3 Br r z z r z drdrq (ec. 5.7) Al solucionar la anterior integral, encontraríamos que el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) para un punto cualquiera (a) debajo del centro de una cimentación circular, de radio R, cargada con un valor de esfuerzo de contacto (q) uniformemente distribuido, en una profundidad dada (z) cualquiera, será:                                   + −=∆ 2 3 2 1 1 1 z R qzσ (ec. 5.8) donde: R : Es el radio de la cimentación, y será igual a R=B/2. Para conocer el incremento de esfuerzo vertical en lugares diferentes a puntos localizados debajo del centro de la cimentación circular, se deberá solucionar la integral de la ecuación 5.7, con los adecuados limites de integración, variándolos de acuerdo a la distancia (r) desde el centro de la cimentación hasta punto investigado y a la profundidad (z). Para efectos prácticos podemos utilizar ábacos como el que muestra la Figura 5.4, obteniendo el valor de la función, de tal manera que el incremento de carga se puede expresar como:       =∆ R z R x fqz ,.σ (ec. 5.9) Abaco area circular Figura 5.4 – Ábaco carga circular. En este caso que estamos analizando el bulbo de presiones debido a una carga circular, éste estará limitado por la isobara que toma el valor de ∆σz=0.10q, y como se puede apreciar en el ábaco de la Figura 5.4, la máxima profundidad (Db) que toma el bulbo de presiones es el centro aproximadamente a dos veces el ancho (B) o dos veces el diámetro (D) de la fundación, luego podemos aproximar: RDBDb 422 ≈≈≈ (ec. 5.10) Ejemplo 5.2
  • 6. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. 5.3 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA RECTANGULAR 5.3.1 Método basado en la teoría de Boussinesq Figura 5.5 – Modelo de carga rectangular (q) sobre un medio elástico semi- infinito, y sistema de ejes utilizado. Partiendo de la solución dada por Boussinesq para una carga puntual (ec. 5.4) y la definición de r (ec. 5.3), y dividiendo un área cargada rectangular en diferenciales de área, como la mostrada en la Figura 5.5, donde una carga puntual (dP) sobre un diferencial se puede aproximar a, dP = q.dx.dy, obtenemos que: ( ) 2/5222 3 2/52 22 2 2 )..(3 12 )..(3 )( zyx zdydxq z yx z dydxq d z ++ =                   + + =∆ π π σ (ec. 5.11) Integrando en toda la superficie del área rectangular, tendríamos que: ( )∫ ∫ = = = = ++ =∆ Ly y Bx x z zyx zdydxq 0 0 2/5222 3 2 )..(3 π σ (ec. 5.12) Al solucionar la anterior integral (Newmark) 1935, encontraríamos que el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) para un punto cualquiera (a) debajo de la esquina de una cimentación rectangular, de ancho B y largo L, cargada con un valor de esfuerzo de contacto (q) uniformemente distribuido, en una profundidad dada (z) cualquiera, será:
  • 7. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. ),( nmqIz =∆σ (ec. 5.13) donde: z B m = (ec. 5.14) z L n = (ec. 5.16)                 −++ ++ + ++ ++ +++ ++ = − 2222 22 1 22 22 2222 22 1 12 tan 1 2 1 12 4 1 ),( nmnm nmmn nm nm nmnm nmmn nmI π (ec. 5.17) En el caso que el valor de (m2 n2 ) sea más grande que el valor de (m2 +n2 +1), el termino de la ecuación 5.17 que utiliza tangente inversa se vuelve negativo, luego será necesario modificar la ecuación, sumando al anterior resultado el valor de π, de la siguiente manera:         +         −++ ++ + ++ ++ +++ ++ = − π π 2222 22 1 22 22 2222 22 1 12 tan 1 2 1 12 4 1 ),( nmnm nmmn nm nm nmnm nmmn nmI (ec. 5.18) El valor del factor de influencia I(m,n), siempre deberá estar entre: 25.0),(0 ≤≤ nmI (ec. 5.19) Los valores del factor de influencia I(m,n), a partir de las ecuaciones 5.17 y 5.18, se pueden obtener del gráfico de la Figura 5.6 para diferentes valores de m y n ó de la Tabla 5.1.
  • 8. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Figura 5.6 – Valor del factor de influencia para diferentes valores de m y n. Tabla 5.1 – Valor del factor de influencia para diferentes valores de m y n. m ó n 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 2.0 ∞ 0.1 0.0047 0.0092 0.0132 0.0168 0.0198 0.0222 0.0242 0.0258 0.0270 0.0279 0.0311 0.0316 0.2 0.0092 0.0179 0.0259 0.0328 0.0387 0.0435 0.0473 0.0504 0.0528 0.0547 0.0610 0.0620 0.3 0.0132 0.0259 0.0374 0.0474 0.0559 0.0629 0.0686 0.0731 0.0766 0.0794 0.0887 0.0902 0.4 0.0168 0.0328 0.0474 0.0602 0.0711 0.0801 0.0873 0.0931 0.0977 0.1013 0.1134 0.1154 0.5 0.0198 0.0387 0.0559 0.0711 0.0840 0.0947 0.1034 0.1103 0.1158 0.1202 0.1350 0.1375 0.6 0.0222 0.0435 0.0629 0.0801 0.0947 0.1069 0.1168 0.1247 0.1311 0.1360 0.1533 0.1562 0.7 0.0242 0.0473 0.0686 0.0873 0.1034 0.1168 0.1277 0.1365 0.1436 0.1491 0.1686 0.1720 0.8 0.0258 0.0504 0.0731 0.0931 0.1103 0.1247 0.1365 0.1461 0.1537 0.1598 0.1812 0.1850 0.9 0.0270 0.0528 0.0766 0.0977 0.1158 0.1311 0.1436 0.1537 0.1618 0.1684 0.1915 0.1958 1.0 0.0279 0.0547 0.0794 0.1013 0.1202 0.1360 0.1491 0.1598 0.1684 0.1752 0.1999 0.2046 1.5 0.0304 0.0595 0.0864 0.1105 0.1314 0.1490 0.1637 0.1758 0.1857 0.1936 0.2236 0.2299 2.0 0.0311 0.0610 0.0887 0.1134 0.1350 0.1533 0.1686 0.1812 0.1915 0.1999 0.2325 0.2399 3.0 0.0315 0.0618 0.0898 0.1150 0.1368 0.1555 0.1711 0.1841 0.1947 0.2034 0.2378 0.2465 4.0 0.0316 0.0619 0.0901 0.1153 0.1372 0.1560 0.1717 0.1847 0.1954 0.2042 0.2391 0.2485 5.0 0.0316 0.0620 0.0901 0.1154 0.1374 0.1561 0.1718 0.1849 0.1956 0.2044 0.2395 0.2492 10.0 0.0316 0.0620 0.0902 0.1154 0.1374 0.1562 0.1720 0.1850 0.1958 0.2046 0.2398 0.2499 ∞ 0.0316 0.0620 0.0902 0.1154 0.1375 0.1562 0.1720 0.1850 0.1958 0.2046 0.2399 0.2500 n ó m La profundidad del bulbo de presiones (Db) de un área rectangular es difícil de determinar de forma general, más aun cuando es una distribución de carga compuesta. Se puede deducir que esta variará entre dos veces su ancho (B) (en el caso de una zapata cuadrada) y tres veces su ancho (B) (ver numeral
  • 9. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. 5.4), pero de manera aproximada Db es asumida, para el caso de una zapata rectangular como: BDb 2≈ (ec. 5.24) Ejemplo 5.3 5.3.2 Método aproximado 2:1 (V:H) Uno de los primeros métodos para encontrar el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en el suelo, a una profundidad (z) cualquiera, debido a una carga uniformemente distribuida (q) colocada en una superficie rectangular de ancho (B) y largo (L), fue el método de la pendiente 2:1 (V:H), método que es aproximado pero tiene la ventaja de que es muy sencillo y simple. Este método supone que la zona o área donde la carga (q) actúa, se va distribuyendo en el medio (suelo), ampliándose, desde la de contacto (B x L), hasta una zona más grande que va a ser función de la profundidad, y que va a ir creciendo con una pendiente 2:1 (V:H), tal y como muestra la Figura 5.7, para el caso de la dimensión del ancho (B) y análogamente para la dimensión del largo (L). Figura 5.7 – Método aproximado 2:1 (V:H). De acuerdo a esto, el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en el suelo, se podría aproximar a: ))(( zLzB qBL z ++ =∆σ (ec. 5.19)
  • 10. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Para el caso de una cimentación cuadrada, basándonos en este mismo método: 2 2 )( zB qB z + =∆σ (ec. 5.20) 5.4 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA RECTANGULAR UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA DE LONGITUD INFINITA (ZAPATA CORRIDA) Figura 5.8 – Carga rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita. A partir de la solución para los esfuerzos causados en el suelo por una fuerza lineal de longitud infinita (P/m, no tratada en este capítulo), y al integrarla para darle solución a la distribución de esfuerzos causada en el suelo por una carga rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita (ver Figura 5.8), obtenemos que el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a) dado, de coordenadas (xa, za), será :       +−+ −− − + − − =∆ −− 222222 222 11 4)( )(2 tantan 1 zbbzx bzxbz bx z bx z qz π σ (ec. 5.21) donde: q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita. x,z : Coordenadas cartesianas del punto analizado. b : Igual a la mitad del valor del ancho de la cimentación rectangular de longitud infinita con carga uniformemente distribuida. (b=B/2)
  • 11. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. ó de una manera simplificada: ( ))2cos( 1 δααα π σ ++=∆ senqz (ec. 5.22) donde: q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita. α : Ángulo definido en la Figura 5.8, conformado entre los limites de la carga y el punto a. δ : Ángulo definido en la Figura 5.8, medido con respecto a la vertical. Por facilidad podemos graficar la ecuación 5.21 o la 5.22, de tal forma que podamos encontrar el valor de la función f(x/B, z/B), y al multiplicarla por la carga (q) uniformemente distribuida obtendremos el valor del incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en el punto considerado, así:       =∆ B z B x qfz ,σ (ec. 5.23) El valor de la función f(x/B, z/B), aparece graficado en la Figura 5.9 de manera general hasta la isobara ∆σz/q = 0.10 y en la Figura 5.10 de manera mas detallada hasta la isobara ∆σz/q = 0.20, que en el caso de una zapata rectangular de longitud infinita será hasta donde se considerara la profundidad del bulbo de presiones (Db), o lo mismo hasta que haya una disipación de esfuerzo de tal forma que el incremento de esfuerzo en el suelo no supere el 20% de la carga impuesta originalmente. De acuerdo a lo anterior y a lo que se puede apreciar en la Figura 5.9 y 5.10 podemos aproximar para este caso de zapata rectangular de longitud infinita y carga uniformemente distribuida, que la profundidad del bulbo de presiones (Db) es: BDb 3≈ (ec. 5.24)
  • 12. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Figura 5.9 – Valor de la función f(x/B, z/B), general.
  • 13. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Figura 5.10 – Valor de la función f(x/B, z/B), detallada. Ejemplo 5.3 5.5 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA TRIANGULAR DE LONGITUD INFINITA. De una manera análoga como para una carga rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita, a partir de la solución para los esfuerzos causados en el suelo por una fuerza lineal de longitud infinita (P/m, no tratada en este capítulo), y al integrarla para darle solución a la distribución de esfuerzos causada en el suelo por una carga triangular de longitud infinita, variando desde cero (0) hasta q (ver Figura 5.11), obtenemos que el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a) dado, de coordenadas (xa, za), será :
  • 14. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.       −=∆ δα π σ 2 2 1 sen b x qz (ec. 5.25) donde: q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita. x : Coordenada cartesiana x del punto analizado. b : Igual a la mitad del valor del ancho de la cimentación de longitud infinita con carga uniformemente distribuida. (b=B/2) α : Ángulo definido en la Figura 5.11, conformado entre los limites de la carga y el punto a. δ : Ángulo definido en la Figura 5.11, medido con respecto a la vertical. Figura 5.11 – Carga triangular de longitud infinita. Esta solución es aplicada a casos como el de los muros de contención con carga excéntrica, combinado con principios de superposición de acuerdo a las teorías elásticas. 5.6 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA TRAPEZOIDAL (TRIANGULO RECTÁNGULO) DE LONGITUD INFINITA, TERRAPLÉN.
  • 15. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Figura 5.12 – Carga de terraplén de longitud infinita. A partir de la solución para una carga triangular de longitud infinita (ver Numeral 5.5) y utilizando los principios de superposición, podemos obtener que el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera (a) dado, de coordenadas (xa, za), será :       −+      + =∆ )()( 1 2 2 1 21 2 21 ααα π σ B B B BB qz (ec. 5.26) donde: q : Sobrecarga de forma rectangular uniformemente distribuida de longitud infinita, actuando en el ancho B2, que en el caso de un terraplén uniforme de altura H y peso unitario γ, será q = γH. B1 : Ancho donde se desarrolla la pendiente del terraplén, y donde varia la carga desde la carga q hasta cero. B2 : Ancho donde se considera que actúa la carga rectangular de longitud infinita uniformemente distribuida (q). α1 : Definido como:       −      + = −− z B z BB 11211 1 tantanα (ec. 5.27) α2 : Definido como:       = − z B11 2 tanα (ec. 5.28) Por facilidad se puede construir o graficar un diagrama en función de B1/z y B2/z, a partir de la ecuación 5.26, con el objeto de expresar el incremento de el esfuerzo vertical (∆σz) como:
  • 16. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L.       =∆ z B z B qfz 21 ,σ (ec. 5.29) donde el valor de la función       z B z B f 21 , aparece graficado en la Figura 5.13. Figura 5.13 – Ábaco para carga de terraplén de longitud infinita, valor de la función f(B1/z, B2/z). Ejemplo 5.3 5.7 DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS EN EL TERRENO DEBIDO A UNA CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA DE CUALQUIER FORMA, CARTA DE NEWMARK (1942). 5.7.1 Manejo de la Carta de Newmark Nathan M. Newmark (1942) en la Universidad de Illinois, se ideo un sistema de solución grafica para encontrar de manera aproximada el incremento de esfuerzo vertical debajo de cualquier punto de una fundación, con cualquier tipo y forma de carga, basado en la solución para un punto bajo el centro de una fundación con carga uniformemente repartida de forma circular (numeral 5.3, de este capítulo). A esta solución gráfica se le llama solución con Carta de
  • 17. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Newmark, y es basada en gráficos o esquemas como el que muestra la Figura 5.14: Figura 5.14 – Carta de Newmark. La forma de encontrar el incremento de esfuerzo vertical (∆σz) bajo cualquier punto de la fundación o por fuera de ella, a una profundidad cualquiera (z) dada, es: a. Caracterizar la carta de Newmark con la que se va a trabajar, que consiste en identificar el valor de influencia (cada carta tendrá uno, en el caso de la Figura 5.14 Vi=0.003125), y en identificar la referencia de
  • 18. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. escala (├────┤) que es la línea que representa la profundidad (z) a la cual se va a encontrar el incremento de esfuerzo. b. Adoptada la profundidad (z) a la cual se va a encontrar el incremento de esfuerzo vertical (∆σz), la línea de referencia de escala (├────┤) se volverá igual a la profundidad (z) tomada, de acuerdo a esto quedará definida la escala del procedimiento. c. Se deberá dibujar la fundación en planta de acuerdo a la escala definida en el paso anterior, para luego colocar este esquema a escala sobre la Carta de Newmark, haciendo coincidir el punto bajo el cual se desea encontrar el incremento de esfuerzo con el centro de la Carta de Newmark, tal y como muestra la Figura 5.15 (a) para el caso del incremento de esfuerzo en el centro de la fundación o la Figura 5.15 (b) para el caso del incremento de esfuerzo en la esquina de la cimentación. Figura 5.15 – Carta de Newmark. d. Finalmente se contarán cuantos cuadros quedan dentro del esquema de la fundación, sumándose los cuadros completos y las fracciones de recuadros con el cuidado de una buena apreciación. De acuerdo al anterior procedimiento descrito, el valor del incremento de esfuerzo vertical (∆σz) en un punto cualquiera bajo la fundación, a una profundidad (z) dada, se definirá como: qNViz =∆σ (ec. 5.30) donde: Vi : Valor de influencia de la carta de Newmark de referencia, cada carta tendrá uno. q : Sobrecarga uniformemente distribuida producida por la cimentación.
  • 19. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. N : Numero de divisiones de la carta de Newmark de referencia, que estén dentro de la planta de la cimentación. 5.7.2 Construcción de la Carta de Newmark A partir de la solución para una carga uniformemente distribuida de forma circular, ecuación 5.8, podemos obtener que la relación R/z, es igual a: 2 1 3 2 11           −      ∆ −= − qz R zσ (ec. 5.31) Si ahora le damos valores a la relación (∆σz/q), desde cero (0) hasta uno (1) (debido a que la relación no podrá ser mayor que uno), obtenemos los valores de la relación R/z , los cuales son tabulados en la tabla 5.2: Tabla 5.2 – Valores de R/z. ∆σz/q R/z 0.0 0.000 0.1 0.270 0.2 0.400 0.3 0.518 0.4 0.637 0.5 0.766 0.6 0.918 0.7 1.110 0.8 1.387 0.9 1.908 1.0 ∞ Luego si se asume una escala cualquiera para la unidad, se deberá graficar como radios de círculos concéntricos todos los valores de R/z obtenidos, de acuerdo a la escala seleccionada, tal y como muestra la Figura 5.16:
  • 20. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. Figura 5.16 – Círculos concéntricos para la construcción de la carta de Newmark. Se coloca una línea de longitud de una unidad, según la escala escogida, que representara la profundidad (z) con la cual se este trabajando con la carta de Newmark. Finalmente se divide la carta en cuantos cuadros se desee (de forma simétrica), y se le coloca un recuadro que delimitará la carta, tal y como muestra la Figura 5.17: Figura 5.17 – Construcción de la carta de Newmark.
  • 21. Parte II: Introducción al cálculo y diseño de cimentaciones Capítulo 5 - Distribución de esfuerzos en el suelo debido a cargas Introducción a la ingeniería de cimentaciones (Diseño geométrico y estructural) – Cruz, L. El numero de cuadros en los cuales se dividió la carta de Newmark, definirá el valor del factor de influencia (Vi) para la carta de Newmark construida (cada carta deberá especificar cuanto es este valor), según la siguiente ecuación: ND Vi 1 = (ec. 5.32) donde: ND: Numero total de divisiones o cuadros que posee la Carta de Newmark construida. 5.8 REFERENCIAS Bowles, J.E. (1996). Foundation analysis and design, 5th ed., McGraw-Hill, New York. Cruz, L. (2006). Conferencias de clase curso de Fundaciones, Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca, Popayán. Cruz, L. (2006). Conferencias de clase curso de Mecánica de Suelos I, Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca, Popayán. Cruz, L. (2006). Conferencias de clase curso de Mecánica de Suelos II, Facultad de Ingeniería Civil Universidad del Cauca, Popayán. Das, B.M. (2001). Principios de ingeniería de cimentaciones, 4ta ed., International Thomson Editores, México. Das, B.M. (1997). Advanced soils mechanics, 2nd ed., Taylor and Francis, Washington, D.C. Newmark, N.M. (1942), Influence Charts for Computation of Stresses in Elastic Foundations, University of Illinois Bulletin No. 338. Osterberg, J. O. (1957). “Influence values for vertical stresses in semi-infinite mass due to embankment loading”, Proceedings, Fourth International conference on soil mechanics an foundation engineering, London, vol. 1, pp. 393-396. Rico, A. y H. Del Castillo (2003). La ingeniería de suelos en las vías terrestres (carreteras, ferrocarriles y aeropistas), Vol. 1 y Vol. 2, 19na reimpresión, Limusa, México.