Calzadura Concreto II

CONCRETO ARMA CALZADURA

DOCENTE: ING. DEVYN OMAR DONAYRE HERNANDE ALUMNO: BERROSPI ALMEIDA RUDY CURSO: CONCRETO ARMADO II

UNIVERSIDAD NACIONAL NACION AL DE UCAY UCAYALI ALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CURSO: CONCRETO ARMADO II

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INDICE Introducción…………………………………………………….……………..…1 Calzadura………………………………………………………………………….2 1. Definic Definición ión………… …………………… ………………… ………………… ………………… ………………… …………….. …..…2 …2 2. Calzadu Calzadura ra en Congl Conglome omerad radoo Compac Compacto…… to……………… ………………… ……….……4 .……4 3. Diseño Diseño de de la Calzadu Calzadura… ra…………… …………………… …………………… …………………… …………….. …..55 3.1 Alcances de la norma técnica en el di seño de calzaduras...…5 3.2 ar!metros de diseño………………………………………….…" 3.3 Descripción ………………………………………………………..1# 3.3.1 $uelos Co%esi&os……………………………………………… 1' 3.3.2 $uelos sin Co%esión…………………………………………….24 4. (espon (esponsa)i sa)ilid lidad ad por calzadur calzadura…… a……………… ………………… ………………… …………..… ..…..3 ..311 5. recau recaucio ciones nes en en al calza calzadur duraa ………………… …………………………… …………………… ………….31 .31 Concluion!…………………………………………………………………... 32 "i#lio$ra%&a……………………………………………………………….……...33


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INTRODUCCION *a calzadura es una estructura de concreto ciclópeo +ue soporta principalmente carga &ertical transmitiéndola a un ni&el inferior, tam)ién proporciona soporte lateral a la masa de suelo en contacto. -l sistema de calzaduras es un sistema estructural mu eficiente en un suelo conglomerado compacto sin presencia de agua, no se de)e generalizar para otro tipo de suelo, en caso contrario se podr/a presentar una falla en la calzadura 0o en la estructura &ecina.

CAL'ADURA CURSO: CONCRETO ARMADO II

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() DEFINICI*N *a calzadura es un elemento +ue soporta carga &ertical directamente  lo transmite a un estado inferior del suelo. -l término lo %emos generalizado para otro tipo de funciones  lo empleamos indistintamente para a+uellas o)ras +ue se realizan con algunos de los propósitos siguientes a ara consolidar la cimentación de una estructura eistente. al es el caso de una estructura +ue %a sufrido asentamientos. -ste caso es frecuente en edificaciones de &alor ar+uitectónico o %istórico +ue por estar cimentadas so)re terrenos +ue se consolidaron con el tiempo %an sufrido asentamientos +ue comprometen su esta)ilidad  se re+uiere ni&elar la estructura  detener los asentamientos. ) ara darle maor capacidad portante a la cimentación  pod/a re+uerirse )uscar un estrato de suelo m!s resistente a maor profundidad o reforzar la misma cimentación ampli!ndola. c ara protección de la propiedad &ecina  edificaciones o taludes  cuando se &a a realizar eca&aciones cercanas. -n este conteto las o)ras de calzadura tienen car!cter temporal a +ue su función de contención o confinamiento ser! asumida definiti&amente por la nue&a construcción. -n los comentarios +ue siguen nos referimos a la calzadura %ec%a con este 6ltimo propósito. Ca)e diferenciar algunas formas de protección en función a la u)icación de la calzadura  a su eigencia estructural. 1.

A+uella +ue se e7ecuta dentro de los linderos del terreno por eca&ar, 8fig. 1 a

2. A+uella +ue se realiza en propiedad &ecina, es decir fuera de los linderos del terreno por eca&ar 8fig. 1 )

-n el primer caso no son propiamente calzaduras, son pantallas de contención 8fig 2 a. -sta es la pr!ctica usual en 9orte América, -uropa  en algunos pa/ses de *atinoamérica. 8Como en el caso tan sonado de la pantalla de contención +ue falló en :ogot!  fue reportada en la re&ista. -l ingeniero Ci&il 9; "2  "<. -n la pantalla de contención no %a transferencia de carga &ertical a los estratos profundos, en este aspecto, no son propiamente una calzadura. ara e&itar la posi)ilidad de asentamientos &erticales en las estructuras eistentes, por desplazamiento %orizontal de la pantalla como CURSO: CONCRETO ARMADO II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL consecuencia del empu7e del suelo contenido, se depende eclusi&amente de la rigidez lateral de la pantalla. -n segundo caso, cuando el profundizar en el terreno &ecino, lo %acemos por de)a7o de una edificación eistente, 8fig. 2) estamos construendo realmente una calzadura, por+ue, por+ue adem!s de los empu7es laterales +ue eisten &amos a tener +ue transmitir parcialmente la carga &ertical de la cimentación eistente a un estrato m!s )a7o.

*as pantallas pueden ser de &oladizo, apuntaladas o atirantadas, 8fig. 3, pueden ser continuas o discontinuas. -n este 6ltimo caso, se apro&ec%a la capacidad del suelo para transmitir los empu7es laterales por acción de arco a los nue&os soportes, 8fig. 4. ara la construcción de pantallas son numerosas las posi)ilidades +ue %a en el mercado  tienen caracter/sticas estructurales  constructi&as mu diferentes. -ntre las m!s empleadas est!n las ta)lestacas, las pantallas de concreto, las pantallas formadas por pilotes contiguos o secantes  las pantallas de poste  larguero. 8fig. 5. *a elección de una determinada solución depender! de su con&eniencia, el Constructor de)er! estudiar cada posi)ilidad considerando entre otros factores la altura de la eca&ación, las caracter/sticas del suelo  presencia de agua, la relación con edificios eistentes  las caracter/sticas de su cimentación, los materiales disponi)les, su capacidad de e7ecución  e+uipamiento disponi)le el tiempo de e7ecución  el costo.

+) CAL'ADURA EN CONGLOMERADO COMPACTO CURSO: CONCRETO ARMADO II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL *a pr!ctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por eca&ar, es decir en propiedad &ecina, es tradicional en el er6, en C%ile  en otros pa/ses. Ca)e preguntarnos si es correcto in&adir la propiedad &ecina. -&identemente eisten &enta7as importantes para propietarios de la nue&a construcción, entre ellas el a%orro de espacio al permitirle apro&ec%ar el 1##= de !rea del terreno  el control de asentamientos en la edificación eistente, con lo cual se est! protegida la propiedad &ecina.

-n edificaciones en zonas ur)anas donde el terreno cuesta muc%o dinero, %a +ue )uscar soluciones donde la pérdida de !rea 6til se minimice  la construcción de una pantalla puede significar perder algunos dec/metros den el per/metro de la propiedad. -l maor incon&eniente al in&adir el terreno &ecino, est! en el per7uicio +ue causamos al &ecino al de7arle en sus linderos, elementos estructurales +ue tendr! +ue retirar cuando +uiera construir. -n todo caso, lo correcto es comunicar a los &ecinos +ue se &a a eca&ar  calzar usando su propiedad  e&entualmente acordar con ellos alg6n tipo de compensación por el uso de su propiedad  por los costos en los +ue e&entualmente tendr! +ue incurrir. -n C%ile generalmente las calzaduras toman la forma de una pantalla mita de concreto armado  suelo, 8fig. <  >. $e construen columnas, o me7or dic%o ?@igas  ColumnaB  elemento +ue son sometidos a compresión  fleión trans&ersal, de concreto armado a espaciamiento +ue se define para cada caso en función de las condiciones particulares de la estructura por calzar  de las caracter/sticas del suelo,  se apro&ec%a si la acción de arco %orizontal para la transmisión de los empu7es del suelo a las &igascolumnas. -sto es posi)le dadas las caracter/sticas del conglomerado de $antiago  no &eo incon&eniente para su empleo en el conglomerado compacto de la zona central del &alle de *ima. -n el er6, *ima, lo usual es construir una pantalla o muros continuos de concreto simple de espesor &aria)le, 8fig. ". -l procedimiento usual de calzadura en los tres caos es similar, consiste en una construcción secuencial a medida +ue a&anza la calzadura. $on procedimientos +ue tienen una tradición mu antigua. <# a ># años cuando la &ie7a *ima comenzó a modernizarse, a construirse edificios en el Centro istórico.


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*a calzadura como la conocemos es sin lugar a duda un in&ento criollo de los ingenieros de esa época +ue tu&ieron +ue re&ol&er el pro)lema para proteger las casonas de ado)e colindantes. n in&ento +ue no podemos decir +ue %aa sido desdic%ado, la eperiencia en general %a sido )uena. *as recomendaciones para la calzadura tradicional limeña +ue se transcri)en en la figura 1# se )asan en esa pr!ctica de muc%os años en el conglomerado de *ima. $on numerosos los e7emplos de calzaduras eitosas  son realmente pocos los casos de pro)lemas.

*os pro)lemas muc%as &eces est!n ligados a la presencia de agua  al %a)er aplicado las recomendaciones usuales m!s all! de los l/mites esta)lecidos sin tomar precauciones adicionales.

,) DISE-O DE LA CAL'ADURA ,)( ALCANCES DE LA NORMA TECNICA EN EL DISE-O DE CAL'ADURAS *a 9orma écnica -#5# $uelos  Cimentaciones proporciona una serie de recomendaciones en el diseño de o)ras de sostenimiento como la calzadura, estas recomendaciones con7untamente con un estudio de mec!nica de suelos )rindan los par!metros de diseño. A continuación se analizan los alcances de la norma respecto a la estructura de sostenimiento as/ como el diseño  construcción


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL i

especificaciones de la 9.. en el ac!pite <.5.2 -structuras de sostenimiento, menciona lo siguiente

*a norma indica +ue el anc%o inicial de la calzadura de)e ser igual al cimiento a calzar, esta recomendación se da solo en cimentaciones corridas. $i tenemos +ue la cimentación &ecina es una platea de cimentación o si tiene +ue calzar la zona de tr!nsito peatonal 8&ereda ECu!l ser/a el anc%o inicial a calzarF, el caso m!s complicado es una cimentación de pórticos con zapatas aisladas, ECómo calzar este tipo de cimentaciónF, en estos 3 casos la normal -#5# $uelos  Cimentaciones no tiene alguna especificación técnica. -n estos casos, tanto en la platea de cimentación, la zona de tr!nsito peatonal 8&ereda  el sistema de pórticos con zapatas aisladas, el anc%o inicial a calzar de)e ser dado por el profesional responsa)le, las dimensiones de la calzadura se estudiaran en el m!s adelante, se de)e tener toda la información para diseñar la calzadura correctamente. -n al fig. 3.2 se o)ser&a +ue se est! calzando un cimento corridoG el anc%o inicial a calzar de)e ser inicialmente igual al anc%o de cimiento por calzar, as/ lo indica la norma técnica -#5# $uelo  Cimentación.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Al alcanzar la zona de tr!nsito peatonal 8&ereda &er la fig. 3.3. *a norma espec/fica el anc%o inicial.

-n el caso de diferentes tipos de cimentación a calzar, como se ilustra en las fig.3.4, 3.5, la norma no indica un anc%o inicial, este estudio eplicara el diseño de la calzadura incluendo el dimensionamiento.





-n este anc%o inicial a calzar de)e ser analizando con muc%o cuidado, si el anc%o no es el adecuado el pórtico puede colapsar  generar daños en la propiedad &ecina.

ii

-specificaciones de la 9.. en el ac!pite <.5.4. Consideraciones para el diseño  construcción de o)ras de sostenimiento, menciona lo siguiente


1!


*os empu7es son generados por el suelo so)re la o)ra de sostenimiento  &ar/an dependiendo del tipo de suelo. *as cargas de las especificaciones colindantes ser!n %alladas por un metrado de cargas, teniendo en cuenta las normas técnicas -#2# Cargas  -#3# Diseño $/smico  (esistente. *as fuerzas de sismo  &i)ración, de)en ser tomadas en cuenta por el profesional +ue diseña la estructura de sostenimiento, en muc%os casos estas fuerzas no son tomadas en cuenta, por ser poco frecuentes. -n el sistema de calzadura la erosión o soca&ación es nula, el medio de cimentación es un terreno seco o con poca %umedad  la fuerza del &iento no afecta demasiado.

,)+ PARAMETROS DE DISE-O ara elegir el tipo adecuado de cimentación es necesario determinar las caracter/sticas )!sicas del suelo, en un suelo conglomerado, los par!metros re+ueridos no son f!ciles de o)tener como en los suelos finos, no se dispone de los e+uipos adecuados de campo  la)oratorio. *a falta de eperiencia en el medio permite +ue la información )rindada sea refencial 0o asumida de otra eperiencia. *a información adecuada para el diseño de una cimentación es a+uella +ue permite diseñar la estructura sin pro)lemas  garantizar su esta)ilidad durante su &ida 6til, la información del suelo de)e apoarse en estudio )!sicos con prue)as de campo  la)oratorio. *os par!metros +ue definen el comportamiento del suelo est!n dados por Hs C

I eso unitario del suelo. I Co%esión CURSO: CONCRETO ARMADO II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL J I Angulo de fricción interna. Kadm I Capacidad carga admisi)le del suelo. *os par!metros +ue definen el comportamiento de la calzadura son Hc I eso unitario de concreto ciclópeo Hs I eso unitario del suelo. J I Angulo de fricción interna. La I Coeficiente de empu7e acti&o $0C I $o)re carga -n un ensao de corte directo Min situN en un suelo tipo conglomerado se puede %allar todas las propiedades tales como peso unitario, la co%esión, el !ngulo de fricción, etc. *os estudios realizados en un suelo conglomerado generan par!metros +ue &ar/an dependiendo del lugar donde se realiza el ensao tal como se o)ser&a en la ta)la 3.1. or tal moti&o, no de)en ser generalizados.

*as dimensiones de la calzadura se %allan en el diseño, este diseño est! dado por un e+uili)rio de fuerzas  momentos +ue generan esta)ilidad en la estructura %aciendo cumplir los factores de seguridad.

,), DESCRIPCION -l diseño de la calzadura es mu similar al diseño de un muro de contención, su sistema de esta)ilidad est! )asado en el peso de la estructura +ue soporta las fuerzas &erticales  %orizontales +ue se presentan en este sistema de sostenimiento, el diseño se realiza con un CURSO: CONCRETO ARMADO II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL e+uili)rio de fuerzas  momentos, las fuerzas +ue se act6an so)re la estructura son empu7es del suelo, &i)raciones, sismos, so)recarga, etc. -n casi todos los casos teóricos  pr!cticos estudiados se encontró +ue la pared lateral de la eca&ación sufre un desplazamiento paralelo maor en la parte superior  menor en su )ase. -stos desplazamientos dependen de factores tales como rigidez del muro, dimensiones, propiedades del suelo  el tipo de apuntalamiento. ara la determinación de los empu7es de tierra, se utilizan 2 teor/as mu difundidas, la teor/a de (anOine  la de Coulom), para el diseño de la calzadura se utiliza la teor/a de (anOine. *a teor/a de (anOine da una forma cómoda de an!lisis +ue genera c!lculos simples, asumiendo una distri)ución de presión del suelo similar a la real tal como se aprecia en la fig. 3.>. -sta teor/a se )ase en el concepto de una pared &ertical lisa, no se toma en cuenta la inclinación de la pared en el desarrollo de la fricción entre la pared  el suelo, sin em)argo, esas limitaciones se tienen por el lado de la seguridad  por ello los &alores calculados son m!s conser&adores.

*as principales fuerzas +ue act6an so)re una calzadura se aprecian en la fig. 3.'


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Dentro de la teor/a de (anOine se estudia tres tipos de estado, reposo, acti&o  pasi&o como se muestra en la fig. 3.".

a. Etado D! R!/oo CURSO: CONCRETO ARMADO II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL *a masa de suelo localizada a una profundidad MzN  sometida a presión &ertical  %orizontal de ' ' σ 0 , σ h se muestra en al fig. 3.1# el muero es estatico no se mue&e de su posición inicial, la masa de suelo est! en el estado de e+uili)rioG es decir la deformación unitaria %orizontal es #. *a relación del esfuerzo %orizontal respecto del esfuerzo &ertical se llama coeficiente de reposo M k 0 N. k 0 I Coeficiente de reposo

*a distri)ución de la presión de tierra en reposo so)re el muro de altura  se aprecia en la fig. 3.11, la fuerza total por unidad de longitud de muro es igual P0 . P0=

1

( K ) ( γ ) ( H ) 2 2

0

HsI eso espec/fico del suelo K 0 I Coeficiente de reposo  I Altura de muro


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#. Etado acti0o *a presión lateral de la tierra en el estado acti&o, nos indica +ue el muro tiende a mo&erse con un desplazamiento ∆ x , los c/rculos de Por% correspondientes a los desplazamientos del muro ∆ x =0  ∆ x > 0 se muestran en los c/rculos a, )  se aprecian en la fig. 3.12. $i el desplazamiento del muro ∆ x sigue aumentando el correspondiente c/rculo de Por% tocara e&entualmente la en&ol&ente de la falla de Por%  Coulom) definida por la ecuación. s = c + σtangϕ

-l c/rculo marcado McN representa la condición de falla de la masa de suelo, el esfuerzo %orizontal es σ a  se denomina presión acti&a de (anOine. *as l/neas de desplazamiento 8planos de ϕ

falla en el suelo forman !ngulos de ± ( 45 + ) . 2

*a relación de los esfuerzos principales para el c/rculo de Por% +ue toca la en&ol&ente de falla Por%  Coulom) est! dada por

( ( ))

σ 1= σ 3 tg

2

45

+

ϕ 2

+ 2 c ( tg

(

45

+

ϕ 2

))

ara el circulo de Por% McN.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL -sfuerzo principal maor σ 1 I σ h -sfuerzo principal maor σ 3 I σ a σ h =σ a ( K a ) + 2 c ( √ K a )

Coeficiente del estado acti&o de (anOine. ϕ 2 K a=tg ( 45− ) 2

ara σ v I # en zI#G σ v I 8H8 en zI σ h =0= γ ( Z ) ( K a )+ 2 c ( √ K a )

Z c =

2c

γ √ ka


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c. Etado /ai0o -n el estado pasi&o el desplazamiento de muro es %acia la derec%a como se muestra en la fig. 3.13, se o)ser&a +ue el circulo de Por% McN toca la en&ol&ente de Por%  Coulom), lo +ue implica +ue el suelo detr!s del muro fallara siendo empu7ado %acia arri)a, el esfuerzo %orizontal σ h en este punto se llama presión pasi&o de (anOine σ h =σ p .


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( ( )) 2

σ p =σ v tg

45

+

ϕ 2

+ 2 c (tg

(

45

+

ϕ 2

))

ϕ 2 K p=tg ( 45− ) 2

σ p =0= σ v ( K p ) + 2 c ( √ K p)


1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL -n el diseño de la calzadura se utilizara la teor/a de (anOine en estado acti&o, tam)ién se diseñara en dos tipos de suelo, co%esi&o  si co%esión, los par!metros utilizados en el diseño de calzadura son Hs I eso espec/fico del suelo Q I altura de la calzadura medida desde la superficie R I Angulo de friccion interna del terreno La I coeficiente del empu7e acti&o del terreno C I Co%esión del terreno s0c I $o)re carga del terreno c I Altura en donde se tiene una fuerza %orizontal resultante nula K a= tg

2

ϕ

( 45− ) 2

K a=

1

Nφ

*a co%esión act6a como una fuerza distri)uida. Ecohesión I Suerza distri)uida Ecohesión =2 c √ Ka

Ecohesión =

2c

√ Nφ

,),)( SUELOS CO1ESIVOS Diagrama de fuerzas +ue act6an en la calzadura en un suelo co%esi&o, tal como se aprecia en al fig. 3.14.


2!


ara poder %allar el &alor de MQoN, se utiliza 9 φ para facilitar el c!lculo. Ecohesión =

2c

√ Nφ


21


-n este caso se realiza una seme7anza de tri!ngulos entre Ao:  oDC como se muestra en la figura 3.15 %aciendo los c!lculos respecti&os se tiene Es =q c 2 c √ N ∅ − q zo = γ

Calculo de fuerzas distri)uidas, se conoce +ue las fuerzas distri)uidas de)en estar afectadas por el coeficiente acti&o 8La. Ea=

γ ( H ) = γ ( H ) Ka N ∅

E s / c =

s / c = q ( Ka ) N ∅

Ecohesión =

2c

√ N ∅

Calculo de las fuerzas totales en cada caso, como se sa)e la fuerza total de una carga distri)uida es su !rea, aplicada en su centro de gra&edad tal como se aprecia en al fig. 3.1<.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Suerza total e7ercida por el suelo.

( )( )

γ ( H ) H γ ( H ) γ ( H ) Ka = = F ( Ea )= x N ∅ 2 2 N ∅ 2 2

2

*a fuerza total e7ercida por la so)recarga se aprecia en al fig. 3.1>.

( )

s s c s =q ( H ) ( Ka ) F E = x ( H ) = c N ∅ c ( H ) ( Ka )

( )

*a fuerza total e7ercida por la co%esión se aprecia en al fig. 3.1'.


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F ( E cohesión )=

2c

√ N ∅

x ( H )= ( 2 c √ Ka ) H

*a fuerza total +ue se desprecia indica +ue la fuerza de co%esión del terreno es maor +ue la suma de fuerzas del suelo  la so)recarga, por tal moti&o no se produce empu7e en esta zona tal como se aprecia en la fig. 3.1". 2

( 2 c √ N ∅ − q ) Fdesp= 2 γ ( N ∅ ) *a fuerza total resultante es 2 c √ N ∅

¿ ¿

2

−q ¿

( s / c ) H γH + −¿ F! = N ∅ 2 ( N ∅ ) 2

-l punto de aplicación de la fuerza total resultante es


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$e calculan las fuerzas &erticales +ue act6an so)re la calzadura tal como se aprecia en la fig. 3.2#.

-n algunos casos para facilitar los c!lculos se asume +ue la mitad del rect!ngulo es concreto ciclópeo  la otra mitad es suelo. CURSO: CONCRETO ARMADO II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL γ $I eso unitario de $uelo γ CI eso unitario del concreto ciclópeo

+tI Suerza total de la carga distri)uida

( H )( # )

"s=γs

2

"c= γc

( H )( # ) 2

qt =qx#

Después de analizar las principales fuerzas, o)ser&ar las posiciones donde se aplican las fuerzas totales so)re la calzadura, tal como se aprecia en al fig. 3.21.

*os factores de seguridad +ue se de)e cumplir en el diseño de la calzadura son • • •

Sactor de seguridad de &olteo Sactor de seguridad de deslizamiento Sactor de seguridad de capacidad de carga

ara %allar los factores de seguridad se toma momentos +ue e+uili)ren las fuerzas %orizontales con las fuerzas &erticales, el punto donde se toma momentos es el punto de giro MTN tal como se aprecia en al fig. 3.22.


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Factor d! S!$uridad al Volt!o UPoI $uma de los momentos de las fuerzas +ue tienden a &olcar la estructura respecto al punto MTN. UPrI $uma de los momentos de las fuerzas +ue tienden a resistir el &olteo respecto al punto MTN. F$ =

∑ %! ∑ %o

Factor d! S!$uridad al D!liza2i!nto UPrI$uma de las fuerzas resistentes %orizontales 8-n nuestra calzadura seria la fuerza de rozamiento. UPdI$uma de las fuerzas actuantes %orizontales.

F$=

∑ F! ∑ Fd

Factor d! S!$uridad al Ca/acidad d! Car$a q& I Capacidad de carga ultima. q ad' I Capacidad de carga del terreno


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL F$=

q& q ad'

,),)+ SUELOS SIN CO1ESION -l diagrama de empu7e total de un suelo sin co%esión so)re la calzadura est! dado por la suma del diagrama de presiones del suelo  la so)recarga, tal como se aprecia en al fig. 3.23, estos empu7es son analizados por la teor/a de (anOine en el estado acti&o.


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-l an!lisis del diseño de una calzadura sin co%esión se realiza tramo por tramo, la primera fila de la calzadura estar! sometida a empu7es del suelo  so)recarga, luego de calcular todas las fuerzas, se cumple con los factores de &olteo  deslizamiento, se calcula el anc%o inicial a calzar M:N, después se de)e cumplir con el factor de capacidad de carga  se tendr! el M:N de diseño.


2

UNIVERSIDAD NACIONAL DE UCAYALI FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL -l tramo 1 es el primer )lo+ue de calzadura  tiene anc%o inicial M:N, tal como se aprecia en al fig. 3.24, en el tramo 2 es el )lo+ue de la segunda fila, el tramo 3 es de la tercera fila  as/ sucesi&amente.

TRAMO ( *uego de %allar las fuerzas  sus posiciones como se o)ser&a en la fig. 3.25 de)emos %acer cumplir los factores de seguridad de &olteo  deslizamiento.

ara compro)ar el factor de seguridad al &olteo se de)e tomar momentos, estos momentos se aplican con respecto al punto MTN, las fuerzas  el )razo de giro se aprecian en la ta)la 3.2, el primer tramo de la calzadura tendr! como )ase M:1N.


3!


TRAMO + -n este tramo la fuerza del suelo se &a incrementando, las fuerzas &erticales tam)ién &an aumentando como, V1c 8peso del concreto  Vs1 8peso de suelo como se aprecian en la fig. 3.2<.

-n el tramo 2 las fuerzas  el )razo de giro con respecto al punto MTN, se aprecian en la ta)la 3.3, para el segundo tramo la )ase ser! de :2.


31


TRAMO , -n el tercer tramo del diagrama de fuerzas &erticales  %orizontales se aprecian en al fig. 3.2>.

-n el tramo 3 las fuerzas  el )razo de giro con respecto al punto MTN se aprecian en la ta)la 3.4, para el tercer tramo la )ase ser! :3. CURSO: CONCRETO ARMADO II

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TRAMO 3 Diagrama de fuerzas &erticales  %orizontales +ue act6an en al calzadura tal como se aprecia en la fig. 3.2'.

-l 6ltimo tramo soporta la maor carga &ertical las cargas  los )razos de giro se aprecian en la ta)la 3.5


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-n el diseño de calzaduras se de)e e&itar la presencia de agua, no eiste un l/mite de %umedecimiento para el diseño de la calzadura, en caso de tener una filtración del suelo se %ace denso  su peso unitario aumenta e7erciendo maor empu7e so)re la calzadura. $e tiene un conglomerado de peso unitario 2 t)0m3 con VI5= de %umedad, si la %umedad &aria por causa de una filtración %asta VI25=, el peso unitario final &aria tal como se aprecia en la fig. 3.2". ( s( inicia))=

2 tn

'

3

* " = 5

∆ " = 20

( s( +ina)) = ( s ( incia) ) x ( 1 + ∆ " ) 3

( s( +ina)) =2.4 tn / '


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-l ( s( +ina)) aumenta  la &ariación puede %acer fallar la calzadura de)ido a +ue fue diseñada con un ( s( inicia)) I 2 tn0m3.

3) RESPOSA"ILIDAD POR LA CAL'ADURA *a calzadura es un procedimiento de construcción +ue %a sido e7ecutado innumera)les &eces por los constructores sin cuestionarse de si de)en ellos asumir la responsa)ilidad por su diseño o no. Claro est! +ue para calzaduras menores es decir cua altura es moderada el seguir las recomendaciones tradicionales era seguro. ara calzaduras de maor altura, al aumentar los riesgos  el costo, nace el cuestionamiento so)re +uien tiene la responsa)ilidad so)re la calzadura. -s induda)le +ue la calzadura re+uiere de un diseño donde se tomen las decisiones de la tipolog/a constructi&a, analice el pro)lema  las estructuras a emplear, sin em)argo no es diferente al caso de un encofrado, donde el contratista asume la responsa)ilidad integral por un diseño  construcción. -l contratista podr!, a su 7uicio, asesorarse o encargarse su diseño a profesionales fuera de su organización, ser! su decisión, pero la responsa)ilidad sigue siendo sua. *os costos de la calzadura forman parte del costo total de construcción  de)en estimarse conser&adoramente en )ase a la eperiencia propia del constructor u al an!lisis de la situación espec/fica )

4) PRECAUSIONES EN LA CAL'ADURA PROFUNDA *a calzadura es una operación a menudo dif/cil  peligrosa por el estado tensional en condiciones est!ticas  )a7o sismo al +ue pueden ser sometidas  al %ec%o +ue dic%o estado puede modificarse dr!sticamente, especialmente por la presencia de agua  por la &i)ración. -s un tra)a7o +ue de)e ser realizado 6nicamente por especialistas. ara lle&ar a ca)o eitosamente una calzadura de)en tomarse las precauciones siguientes en particular cuando las eca&aciones tienen m!s de < a 'm de profundidad.


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CONCLUSIONES •

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*a calzadura es un elemento +ue soporta carga &ertical directamente  empu7e de tierras,  lo transmite a un estado inferior del suelo. *a calzadura es una operación a menudo dif/cil  peligrosa por el estado tensional en condiciones est!ticas  )a7o sismo al +ue pueden ser sometidas  al %ec%o +ue dic%o estado puede modificarse dr!sticamente, especialmente por la presencia de agua  por la &i)ración. -s un tra)a7o +ue de)e ser realizado 6nicamente por especialistas. *a pr!ctica de construir la calzadura fuera de los linderos del terreno por eca&ar, es decir en propiedad &ecina, es tradicional en el er6. *a calzadura como la conocemos es sin lugar a duda un in&ento criollo de los ingenieros de esa época +ue tu&ieron +ue re&ol&er el pro)lema para proteger las casonas de ado)e colindantes. *a profundidad de la eca&ación +ue se efectué  la naturaleza del terreno en asentamientos  formación de grietas de tensión +ue originan cuñas de desplazamiento +ue puedan ser acti&adas por efecto de so)recarga est!tica ó din!mica generadas en el !rea de eca&ación  cuo casi siempre disipador es el agua infiltrada en el medio poroso. Durante los tra)a7os de corte de terreno  construcción de las estructuras de sostenimiento temporal se e&al6a el comportamiento del terreno  del per/metro tales como &eredas, calles,  estructuras cercanas.


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Calzadura Concreto II

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