Cap I Cimentaciones

Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Departamento Departamen to de Vías

- Tipos Tip ipos os de Fu Fund Fundación ndac ació ión ny Elementos de la Fundación

Prof. Silvio Rojas Enero, 2007

Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Vías Fundaciones

Las tablas 18, 19, 20, 21, 22, 23 y 24, presentan correlaciones y valores de parram pa ameetr troos de gran uti tili liddad pa parra el in inggen enie iero ro en sus dis iseñ eñoos prel elim imin inar ares es.. Tabla N° 18.:V 18.:Valores alores empíricos de Φ, γ, Dr con N del SPT en suelos granulares normalmente consolidados y una profundidad de 6 m ( Bowles).

Dr N70 SPT Fino Medio Grueso Φ Fino Medio Grueso γhum (t ( ton/m3)

0 - 15 15 - 35 1–2 3–6 2–3 4–7 3–6 5–9 26 – 28 28 – 30 27 – 28 30 – 32 28 – 30 30 – 34 1.1 – 1.6 1.4 – 1.8

35 -65 7 – 15 8 – 20 10 – 25 30 – 34 32 – 36 33 – 40 1.7 – 2.0

65 - 85 16 – 30 21 – 40 26 – 45 33 – 38 36 – 42 40 -50 1.7 – 2.2

85 - 100 > 40 > 45 > 50 2 .0 – 2.3

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Tabla N° 19: Relación de energía estándar (Bowles, 1988) (ER)estándar

Referencia

50 – 55 (usar 55)

Schmertma Schmertmann (1983)

60

Seed et al (1985), Skempton (1986) – usar ggs Guía prelim imiinar para form rmaar un criterio sobre la compacidad “in situ“ de los depósitos de su suel elos os gr gran anul ular ares es si sinn co cohe hesi sión ón.. N° de Golpes

Dr

0–4 4 – 10 10 – 30 30 – 50 > 50

Muy Muy suel suelta ta Suel Suelta ta Mediana Densa Muy densa

Tabla N° 20: Relación numero de golpes y densidad relativa (Ter (T erza zagu guii y Pe Peck ck))

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Tabla N° 21: Correlación entre qu, consistencia y SPT. SPT. Consistencia

N SPT

qu (Kg/cm2)

γsat(ton/m3)

Muy blanda

0–2

0 – 0.25

1.60 – 1.90

Blanda

2–4

0.25 – 0. 0.50

Media

4–8

0.50 – 1.00

ons s en e

–

.

– .

Muy consistente

15 – 30

2.00 - 4.00

Dura

≥ 30

≥ 4.00

1.76 – 2.07 .

– .

qu: resistencia a la compresión simple. Una expresión para la determinación de qu en función del numero de golpes. Valores de c: - Arcill Arcillaa de baja plasticidad, plasticidad, 0.1 0.1 a 0.20. qu = c ∗ N - Arcill Arcillaa muy limosa limosa o arenosa 0.05 a 0.15

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Tabla N° 22: Espaciamiento tentativo de las perforaciones Sowers (1970) Estructura

Espaciamiento (m)

Edificios industriales de un piso

30 – 40

Edificios de varios pisos

15 – 30

Excavaciones para préstamo

30 – 120

Presas de tierra, diques

30 – 60

Carreteras (investigar subrasante)

300 - 600

Suelos uniformes pueden duplicarlos espaciamientos. Suelos irregulares reducir a la mitad.

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Tabla N° 23:Profundidad de sondeos. (Sowers 1970) condiciones promedio. Ancho Del edificio (m)

Numero de pisos

1

30

3.5

6.0

10.00

16.00

24.00

60

4.0

6.5

12.50

21.00

33.00

120

4.0

7.0

13.50

25.00

41.00

2 3 4 Profundidad del sondeo (m)

5

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Tabla N°24: Factores de seguridad por falla portante. (Vesic 1975).

Puentes de ferrocarril Carga máxima de diseño, Exploración almacenes, silos, muros ocurre con frecuencia, completa de contención consecuencias desastrosas si Exploración falla no completa

3

Puentes viales, Carga máxima de diseño, Exploración edificios livianos, puede ocurrir completa industriales o públicos ocasionalmente. Exploración Consecuencia seria si falla no com leta

2.5

Edificios de Carga máxima de diseño, Exploración apartamentos y oficinas poco probable de ocurrir completa

2.0

Exploración no completa

3.0

4

3.5

• Para estructuras temporales los factores se pueden reducir al 75% de los valores indicados. • Para edificios excepcionalmente altos tales como chimeneas y torres o cuando se tema una falla progresiva, los factores deben incrementarse en un 20 a 50 %. Prof. Silvio Rojas


Sowers. 1970 sugiere. • Relación entre la profundidad de los sondeos Zb, con el numero de pisos, S. 0.70

Estructura ligera de acero o estrecha de concreto. Zb = 3 ⋅ S 0.70 Estructura pesada de acero o ancha de concreto. Zb = 6 ⋅ S

S = 5 pisos Zb 9 m estructura ligera S = 5 pisos Zb 18.5 m estructura pesada A continuación, otras recomendaciones de la profundidad de las perforaciones ≈

≈

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B . 1.5B

B

B 1.5B

D

2/3D

B 1.5B

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Nota.

La profundidad de la perforación debe suministrar la información sobre aquellas características que permitan llevar a cabo las predicciones de asentamientos, y que comprenden todos los estratos que puedan consolidarse o comprimirse bajo las cargas de la estructura. Recomendaciones de Hvorslev, refiriéndose a sugerencias de De Beer.

Llevar las perforaciones a una profundidad, tal que el incremento de presión producido por las fundaciones a esa profundidad, sea de un 10% de la presión efectiva existente. Nota.

Cualquier recomendación debe considerarse sin validez en los casos de suelos muy comprensibles, o rellenos no controlados. Prof. Silvio Rojas

Por ultimo, a continuación se presenta un resumen de las fases de investigación: Fase 4 Fase 3 Fase 1

Puede comprender desde un simple examen visual del suelo Costo 1

Fase 2

Calicatas a poca profundid ad Costo 2

Perforaciones preliminares, ensayos “in situ“, muestreo, CPT, ensayos de laboratorio, aguas subterráneas, nivel freático Costo 3

Costo 1< costo 2 << costo 3

Perforaciones complementarias entre las ya existentes. Chequeo de algún parámetro “in situ“ extracción del material para obtener nuevamente parámetro de valores dudosos o para la definición de los mismos a intervalos de Prof. mas pequeños

Costo 4

Costo 3 ≥ Costo 4

La Fase 4 también puede referirse: Chequeo de la resistencia no drenada en campo para comparar con la de lab; definición de algún lente o estratos de pequeño espesor; Definición de la cota donde se encuentra la roca blanda de lutita. Prof. Silvio Rojas

Alcaldías Ministerios Universidades Institutos Vistas de campo (inspección visual) Planificación del trabajo de exploración Permite elaborar el presupuesto

RECOPILACION DE LA INFORMACION

FASE 0 RECONOCIMIENTO

FASE I

TRABAJO DE CAMPO

FASE II y III

INVESTIGACION DETALLADA

FASE IV

Realización de calicatas Ejecución de perforaciones Sondeos CPT Ensayos de refracción , Sowers 1970 plantea: a.Estructuras muy seguras, el riesgo será pequeño de asentamientos. Por tanto no es necesario estudios adicionales. Con la información disponible se hace el diseño b.La estructura se presenta segura y con asentamientos admisibles. Sin embargo estudios adicionales permiten analizar otras alternativas de diseños c.La estructura es insegura. Posiblemente con asentamientos no admisibles o falla general. Es necesario estudios adicionales para analizar otras propuestas d.Las estructura es totalmente insegura, no es necesario hacer estudios de exploración y geotécnicos Prof. Silvio Rojas

Estructura segura

Diseño insegura con la información

Estructura segura otra alternativa

Se requiere una perforación más profunda

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VIII.-TIPOS DE FUNDACIÓN-ELEMENTOS DE LA FUNDACIÓNREQUISISTOS DE UNA FUNDACIÓN-IMPORTANCIA DE UNA BUENA INVESTIGACIÓN SUBTERRÁNEA. Es un elemento estructural que sirve para transmitir las cargas de la superestructura al suelo de fundación.

Principio o fundamento de una fundación (Zapata o Cimiento): Recibir las cargas de la superestructura para distribuirlas en el suelo de fundación, no permitiendo asentamientos mayores a los admitidos por la superestructura, y resistiendo los esfuerzos cortantes y momentos flectores producidos por la carga de la superestructura y la reacción del suelo. La figura muestra la distribución de esfuerzos que hace la zapata o fundación al suelo de soporte. Prof. Silvio Rojas


Fig. 66.- En la figura se muestra la distribución de esfuerzos idealizada

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Fig. 67.- Tipos de Fundaciones

Superficiales

Profundas

La figura presenta un esquema de los diferentes tipos de fundaciones superficiales y profundas Prof. Silvio Rojas

Fundación directa cuadrada y rectangular • Se diseña cuadrada cuando no existe ninguna restricción de espacio para su construcción . • Se diseña rectangular cuando existe restricción de espacio en una dirección. Ejemplo: ubicación de ascensores, escaleras, depósitos subterráneos, etc.

Mayor As para flexión

Concentra ción de acero en el centro

Fundación cuadrada Fundación rectangular

Fig. 68.- Sección y planta de una fundación cuadrada y rectangular. Prof. Silvio Rojas


Fundación combinada rectangular: • Se diseña en linderos para eliminar excentricidad de la zapata. • Cuando la distancia entre fundaciones directa sea pequeña. • Cuando exista solape entre fundaciones directas. Sección pasando por el centro de la v ga Posible lindero

Fig. 69.- Fundación combinada rectangular Prof. Silvio Rojas


Fundación combinada rectangular

Sección de fundación combinada rectangular con viga rígida. Viga T invertida para una fundación combinada rectangular Fig. 70.- Viga en T invertida para una fundación combinada rectangular. Prof. Silvio Rojas


Fundación combinada trapezoidal • Se diseña en linderos para eliminar excentricidad de la columna del lindero. • Cuando la distancia entre fundaciones sea pequeña. • Cuando exista solape entre fundaciones directas.

Fundación combinada trapezoidal Q1>Q2

Fig. 71.- Fundación combinada trapezoidal. Prof. Silvio Rojas


Fundaciones combinadas en voladizo • Se usan cuando la separación entre columnas es grande y el terreno es de buena capacidad de soporte. • Evita grandes excavaciones. • Reduce la cantidad de acero y concreto, en comparación con una losa rectangular.

Fundaciones combinadas en voladizo (bases conectadas con viga rígida en Cantilever)

Fig. 72.Zapatas individuales enlazadas con viga rígida en cantilever

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Losa rígida • Distribución de la carga uniformemente. • Produce asentamiento uniforme. • En suelo donde existen grandes peñones, laso superficial evita remover los mismos. • Sirve de puente en suelos donde existen lentes de material plástico, transmitiendo

las cargas al suelo mas resistentes que rodea esos lentes. • La losa puede ser de compensación parcial ubicándola a cierta cota por debajo de la superficie del terreno, por tanto los esfuerzos transmitidos al suelo son menores a los que provienen de la estructura. • La losa puede ser de compensación total ubicándola a cierta cota por debajo de la superficie del terreno, por tanto los esfuerzos transmitidos al suelo son nulos.

Losa rígida armada en ambos sentidos, de compensación parcial o compensación total Fig. 73 Losa rígida superficial, de compensación parcial o compensación total. Prof. Silvio Rojas


Fundación continua para un muro armado

Fig. 74.- Fundación continua para un muro armado. Prof. Silvio Rojas


FUNDACION CONTINUA

Fig. 75.- Sección del muro mostrando el acero de flexión y de retracción Prof. Silvio Rojas


Fundaciones profundas conformadas por grupos de pilotes

Fig. 76.- Fundaciones profundas conformadas por grupos de pilotes. Prof. Silvio Rojas


Fundaciones profundas donde se observa el bulbo de esfuerzos

Fig. 77.- Fundaciones profundas donde se observa el bulbo de esfuerzo

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SELECCIÓN DEL SISTEMA DE FUNDACIONES s.r Asent adm pero más grandes. Menor costo

s.r Asent menores pero mayor costo. Mas cerca o mas retirado de NF

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s,.r Mayor costo, sin asent más pequeños, mayor exig. Constructivas.

Sistemas de fundaciones propuestos

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Factores que ayudan al ingeniero en la selección de la fundación • Tome en cuenta el perfil litológico y el estudio de suelos (nivel de agua, parámetros de resistencia y compresibilidad). Además revise la información geológica. Ejemplo: estratos compresibles de arena o arcilla; suelos con propiedades muy variables por ser muy heterogéneos; . • Considere el tiempo de construcción y costos. • Maquinaria disponible. • Ordenanzas públicas.

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•Inspeccionar construcciones vecinas (evitar problemas legales debido a linderos o posibles efectos en las construcciones existentes, invasión de propiedad a través de anclajes temporales o permanentes, etc.) • Considere problemas durante la construcción. Por ejemplo: flujo de agua hacia la zona de construcción, provenientes de acuíferos libres o confinados. • Experiencias de obras similares con los mismos problemas de fundación y de linderos.

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Requisitos básicos de una fundación • Cota de fundación segura

Fig. 79.- Fundación empotrada a una cota segura.

Empotrami ento seguro

Estable contra flujos de agua

Asentamiento admisible

Resistencia al cortante

Suelo de fundación no se degrade en el tiempo

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Requisitos básicos de una fundación • La cota de fundación debe ser segura contra la erosión del material por encima de la cota de fundación o tubificación del suelo de soporte. • Segura respecto a las propiedades del material, de manera que no estén propensas a alteraciones químicas, como consecuencia de filtraciones de agua con mezcla de elementos químicos o de aguas orgánicas. • Debe ser segura a que su ubicación no esté por encima de una zona potencial de deslizamiento. •El suelo portante y la fundación, deben ser seguros respecto a las cargas de fallas última. Esto evita asentamiento no admisibles o fallas estructurales que no permiten que la falla de fundación cumpla su objetivo para la cual fue construida.

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g.

Suelo que determina la capacidad portante .- ov zac n e sue o e un ac n por e a o e a zapa a .

• Asentamiento de la fundación debe ser menor que el admisible • La fundación seleccionada y sus sistema constructivo, no debe afectar

las estructuras vecinas. Procedimientos generales del diseño: • Seleccione la profundidad de empotramiento (Df), es decir la cota de fundación. • Determina la capacidad admisible del suelo para cierto factor de seguridad (fig. 81). Prof. Silvio Rojas


• Realice el diseño considerando dos o más sistema de fundación. Estime los

asentamientos para cada uno de ellos . • Haga su selección definitiva con una o varias alternativas.

Fig. 81.- Definición del factor de seguridad por capacidad portante y por resistencia movilizada. Prof. Silvio Rojas


Elementos de una fundación Pedestal: Prolongación de la enterrada en el suelo. Se debe cumplir:

columna

• _____Su _altura______ ___ < 3” Dimensión _lateral _ menor

• La relación obliga a que su diseño

sea el correspondiente a una columna corta. • Su acero es el mismo de la columna. Esto proporciona acero en exceso, ya que el pedestal no tiene posibilidad de pandeo, debido a que esta rodeado de suelo bien compactado. Fig. 82.fundación

Elementos

de

una Prof. Silvio Rojas


•EI recubrimiento mínimo es de 7 cm. Sin embargo el mínimo será 7.5 cm ya que a las dimensiones de la columna se le suma 5 cm a cada lado (ver fig. 83).

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•EI pedestal disminuye el momento f1ector en la base y los esfuerzos de corte,

producidos por la reacción del suelo. • Da mayor estabilidad al conjunto de la fundación. • En el caso de columnas metálicas el pedestal rodea la columna y la plancha

en la base (fig. 83)

Recubrimiento mínimo 7 cm.

Fig. 83.- Zapata y pedestal para una columna de acero. Prof. Silvio Rojas

Viga de riostra (fie. 84 y fie. 85): • Esti Estima maci ción ón del del acer acero. o.

(son son elem elemen ento toss a tens tensió ión) n)

• En las vigas de riostra con la altura igual ó mayor a 75 se deberá disponerse ar arma madu dura ra de pa para rame ment nto o. • Un Unen en las las fun funda daci cio one nes s pa para ra ma man nten tener cons consta tan nte su sep epar arac aci6 i6n. n. • En zonas sísm ísmicas se conectan ortogonalmente.

Fig Fig. 84.4.- Viga iga de rios iostra tra cone nec ctand tando o column lumnas as adyac dyacen ente tes s.

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Viga de riostra (fie. 84 y fie. 85): Estimac ació iónn del del acer acero. o. • Estim AS =

0.10 ⋅ P _ máx

(son son elem elemen ento toss a ten tensió sión)

T = 0.10.P _ máx = As ⋅ fy ⋅ 0.70

0.70 ⋅ fy

Otra tra reco recom mend endació aciónn para ara el acer aceroo es: es: ⋅

_

_

s

.

⋅

c⋅

'c

fy

Area de con concret cretoo con consid sideran eranddo la resis esiste tenncia cia a la ten tensió sión del con concret cretoo Ac

=

b.d =

0.15 ⋅ p _ máx 0.10 ⋅ f ´c

+

0.15 ⋅ P _ máx

Estri stribbos en la rios iostra tra S≤ 30 em

0.70 ⋅ fy

S≤ 12

Φb lon longit gitud udina inall

• Estrib Estriboo mín mínimo imo Φb = 3/8" Prof. Silvio Rojas


Fig. 85.- Viga de riostra las columnas a nivel del piso y a nivel de la zapata. Prof. Silvio Rojas


Por qué se deforma la superestructura? (ver fig. 86)

Fig. 86.- Asentamientos uniformes uniformes y no uniformes en el sistema de fundación. Las fisuras de la fig. 86, indican que el sistema de fundación sufrió asentamien ientos tos no admisibles les por la supe perrestru tructura, lo cual produjo fisuras o agrietamientos, notándose además la inclinación en algunos elementos estructurales de la superestructura. Se puede inferir, la inclinación de algun uno os elem lemen ento tos s estructurale ales por la deformación de suelo de funda dac ción. Se ve entonces que el funcionamiento de la superestructura o su apariencia depende del comportamiento del suelo. (La estructura esta supe su pedi dita tada da al sue uelo lo de fu fun nda dac ció ión n). Prof. Silvio Rojas


¿Por que el asentamiento que sufrió el suelo se reflejo en la superestructura? : Porque el asentamiento admisible de la superestructura es menor que el ocurrido (δadmisible < δocurrido).

sufre el suelo bajo las cargas de la superestructura sea mayor al admisible son: • Las propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas usadas en el diseño. • EI modelo de comportamiento aplicado para representar la interacción suelo-fundación. • Alteración de las propiedades del suelo luego de la construcci6n. • Alteración de las cargas transmitidas al suelo. • Variaciones en las condiciones del agua en la masa de suelo.

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Vemos la importancia de hacer una buena investigación del subsuelo. ¿Qué aporta la investigación del subsuelo? . • Conocimiento del nivel freático y sus variaciones en las distintas condiciones del clima. • Variaciones de sus propiedades con la profundidad. • Comportamiento de las estructuras ya construidas cercanas al sitio de estudio.

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El siguiente cuadro, resume lo anterior, donde esta implícito la determinación de la capacidad del suelo de soportar cargas, el asentamiento que puede sufrir la fundación bajo las cargas de la estructura y finalmente el sistema de fundación mas conveniente.

Un diseño satisfactorio dependen de: • Principalmente de las propiedades físicas y mecánicas utilizadas en el modelo. •Que el modelo sea representativo para ese tipo de suelo, cuando se carga a través de un elemento estructural como es una fundación. • Diseño económico cumpliendo con los requisitos de seguridad.

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¿Que importancia tienen los estudios del subsuelo? • Realizar el anteproyecto y proyecto con una investigación del suelo exactamente del sitio donde se ejecutara el mismo. • Prever demoras en la construcción por falta de conocimiento en el suelo de fundación. • Prever que sistema de construcción debe usar para evitar afectar a estructuras vecinas o accidentes en la misma obra.

durante el desarrollo de su construcción. • Sirve para hacer futuras licitaciones. •Sirve para encontrar las dimensiones del sistema de fundación a construir. • Permite estudiar varias alternativas de los sistemas de fundación ya conocidos • Permite ubicar la cota de fundación de acuerdo a las bondades del suelo.

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IX.- RECOMENDACIONES PARA LA SELECCION DE LA FUNDACION 1. Tipos apropiados de fundación para diversas condiciones del sitio.

Fig. 87.- Fundaciones directas seleccionadas para ambos perfiles Prof. Silvio Rojas


g. .- un ac ones rec as se ecc ona as en am os per es con . s n a ec ar a capacidad portante.

Fig. 89.- Cota de fundaci6n en la línea de estratificación. N.F afectando el proceso constructivo y capacidad portante. Prof. Silvio Rojas


Fig. 90.- Cota de fundación por debajo de la línea de estratificación. N.F afectando proceso constructivo . • El autor recomienda pilotes. Estos serán función del espesor del estrato

blando y de su compresibilidad . • También se puede diseñar fundación directa, y un sistema de wellpoints para

la extracción del agua. • Si la cota de fundación es obligada, y diseña losa, se debe usar un sistema de

wellpoints y un sistema estabilizante de las paredes. Prof. Silvio Rojas

Pilotes con suelo firme ??

Si existe la posibilidad: Intersectar el agua con un canal + una pantalla con .

Fig. 91.- Sistema de fundación de pilotes trabajando por punta y por fricción - existe una condición hidrodinámica • La cota de fundación de la punta de los pilotes, se puede estimar en función de

los empujes del agua, sobre los mismos (Ver solución con tablestacado). • Se debe tomar en consideración el flujo de agua, que puede causar arrastre de

los finos (tubificación). Prof. Silvio Rojas

Losa en superficie ? Losa con sotano?

Si existe la posibilidad: Intersectar el agua con un canal + una pantalla con sus drenajes.

Fig. 92.- Placa de fundación como sistema de fundación ubicada en la línea de estratificación. Existe una condición hidrodinámica.

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Muros colados para estabilizar las paredes el recorrido del flujo hacia el fondo de la excavación. (ver lámina siguiente)

Fig. 93.- Sistema de fundaciones directas para el primer perfil. Para el segundo perfil, el sistema de fundación es una losa de compensación con pantallas rodeando la losa.

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Muros colados

• Se construyen previo a los trabajos de excavación • Su retiro de construcciones vecinas 20 a 30 cm. • Se ejecutan en paneles de 5 m de largo x 0.60 , 0.80, 1.00, 1.20, 1.50 m de ancho y prof. Que pueden alcanzar los 35 m. Prof. Silvio Rojas

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•

•

¿Hasta donde llegan los pilotes? ¿Es factible desde el punto de vista de los costos? Cuanta agua llega al fondo de la excavación?

Figura 94.- Sistema de fundación conformado por pilotes

trabajando por punta.

• En la losa estime los asentamientos. ¿Es permitido? • Estabilidad de las paredes en las losas profundas. Tome en consideración las construcciones vecinas • Por inducción, observando el problema general. Se debe intuir, daños a otras obras. Prof. Silvio Rojas


Figura 95.- Propuesta de varios

sistemas de fundación.

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2. Selección tentativa de los tipos de fundación tomando en consideración el nivel freático.

Figura 96.- Varios sistemas de fundación recomendados para ambos perfiles.

• El sistema de cajones, ha sido sustituido por concreto proyectado, anclajes o muros colados. También por pilotes de acero hincados previamente.

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s.R soluciones para suelos blandos o arenas sueltas. Muros colados Wellpoints Fig. 98.- Varios sistemas de fundación. Se establecerá una condición hidrodinámica al hacer la excavación.

Wellpoints Muros colados

s.R soluciones para suelos blandos o arenas sueltas.

Fig. 99.- Sistema de fundación recomendado son los cajones. S.R si el suelo es granular y denso. Cuál es la solución?

Propuesta: Toda la excavación rodeada de geomenbrana + construcción de muros pantalla vaciados in situ y losa de concreto en la base. Prof. Silvio Rojas


Muros colados Wellpoints

Fig. 100.- Sistema de fundación recomendado son los cajones..

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3.- Selección tentativa de tipos de fundación con base en las condiciones del sitio.

Fig. 101.- Sistemas de fundación recomendado para la estructura ligera y pesada es el mismo. Suelo de fundación resistente.

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Fig. 102.- Los sistemas de fundación recomendados para la estructura ligera difieren de los recomendados para la estructura pesada. La estructura pesada puede consolidar el estrato subyacente blando. Prof. Silvio Rojas


Fig. 103.- Sistemas de fundación recomendados aparentemente son iguales para la estructura ligera y laestructura pesada. En la estructura pesada la losa será de compensación total o parcial.

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Fig. 104.- Aparentemente los sistemas de fundación deben diferir. Sin embargo hay que tomar en cuenta el espesor del estrato blando y su resistencia en el caso de la estructura ligera, a fin de decidir sí se elige la línea de estratificación como cota de fundación. Prof. Silvio Rojas


4.-Otras ilustraciones sobre condiciones del suelo y tipos apropiados de fundación

Fig. 105.- Fundación directa como sistema de fundación. El suelo de soporte es granular y compacto.

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Losas

Fig. 106.- Fundación directa como sistema de fundación. El suelo de soporte es una arcilla resistente.

Losas

Fig. 108.- Fundación directa como sistema de fundación. La cota de fundación está ubicada en la arcilla resistente, muy cerca de la línea de estratificación lo cual no es favorable debido a la presenciadel estrato de arcilla blanda subyacente. Prof. Silvio Rojas


Fig. 109.- Sistemas de fundación recomendados es una losa o sistemas de pilotes. Como la arena de baja densidad relativa, los pilotes trabajando por fricción son los mas recomendados en este caso.

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Fig. 110.- Sistema de fundación recomendado son pilotes trabajando por punta en la arcilla dura y por fricción en el estrato de arcilla media. Si los pilotes son acampanados su capacidad de carga por punta será mayor.

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Fig. 111.- Sistema de fundación recomendado son pilotes trabajando por punta. Alta capacidad de carga proporcionada por la roca. Aquí se debe es chequear es la resistencia del pilote como elemento estructural.

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Fig. 112.- Sistema de fundación recomendado son pilotes trabajando por fricción y por punta. Probablemente el autor está considerando una estructura pesada que puede consolidar el estrato Blando de arcilla, sí el sistema de fundación se ubica en la arena densa. Prof. Silvio Rojas

Fig. 113.- Sistemas de fundación con pilotes(la justificación puede ser la misma anterior).

Fig. 114.- Sistema de fundación más recomendado puede ser las fundaciones directas ubicadas en la línea de estratificación. También las pilas, tal como se indica. Prof. Silvio Rojas


Fig. 115.- Sistema fundación por pilotes, tomando en cuanta lo recomendado en el cuadro.

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3.- Selección del tipo de fundaci ón de acuerdo con la condici ón del suelo y el tipo de estructura.

Fundaciones superficiales

Tipo de fundación

Condiciones suelo

Fundaciones directas Cimientos combinados

Toda clase de suelos: cohesivos y no . en los limos.

Fábricas, fundaciones de maquinaria; postes; . edificaciones livianas ??.

Placas de concreto reforzado con y sin refuerzo de vigas.

Suelos cohesivos de pobre capacidad portante; precaución en los limos.

Edificios; viviendas.

Fundaciones superficiales

Roca a profundidad no alcanzable

Estructuras no sensibles a asentamientos.

Placas de concreto

del

Tipo de estructura

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Fundaciones profundas

Tipo de fundación

Condiciones suelo

Pilares

Donde es posible transmitir cargas a

Estructuras altas; edificios, torres,

firmes; precaución en los limos.

fundaciones de máquinas, que no deben sufrir vibraciones ni asentamientos intolerables.

del

Tipo de estructura

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Pilotaje: transmisión de cargas a estrato portante firme.

Manto portante firme, casi rocoso, a profundidad económicamente viable.

Fundaciones de puentes; faros; edificios altos; fundaciones pesadas de máquinas.

Los prefabricados concreto adecuados

En suelos con muchas capas de condición variable.

Todo tipo estructura

de

Cualquier suelo

Todo tipo estructura

de

pilotes de son para

superficiales Pilotes con bulbo de base sobre suelo firme pueden transmitir pesadas cargas

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Pilotes atornillados

Suelos cohesivos

Se usan cuando los pilotes quedan sometidos a fuerzas de tracción, y en estructuras temporales.

Pilotes de acero

En suelos donde el acero no sufre ataques severos, por ejemplo, en suelos densos no corrosivos y en suelos con elevada fricción suelo-acero.

Todo tipo de estructuras.

Pilotes de compactación

Adecuados arenosos arcillosos.

Cajones abiertos

Para transmitir cargas a estratos portantes firmes, o donde la roca es alcanzable.

Edificios elevados. Fundaciones pesadas de máquinas libres de vibración. Fundación de puentes.

En suelos finos con altas presiones de agua. En suelos con alta velocidad del flujo del agua (gradiente elevado) Donde se prevé problemas de tubificación por debajo de la base del cimiento.

Presas de embalse, para aumentar la longitud de la trayectoria del flujo, reduciendo el gradiente.

Tablestacados

autofundantes

para suelos y areno –

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Columnas de grava: Este método consiste en introducir en el suelo blando una columna de grava compactada a modo de pilote y le da capacidad portante y de drenaje al terreno tratado. En el pasado se empleaba casi exclusivamente en grandes infraestructuras debido a las necesidades de equipos y materiales empleados en la vía húmeda, con la aparición de los equipos de vibración por vía seca con descarga de la grava interior, se ha convertido en el sistema más empleado por su versatilidad y economía general para conseguir los objetivos de mejora del terreno en el menor tiempo posible.

Vibrocat para ejecución de columnas de grava por vía seca y con descarga inferior.

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Cajones: Son pilares debajo debajo de las edificaciones. Cajón cerrado:

Es una caja cerrada en el fondo y sin techo. Conviene usarlos cuando no se necesita excavación y el fondo del río está más o menos nivelado Puede quedarse sobre los pilares Se construye en la orilla y se lleva flotando hasta su emplazamiento.

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El cajón se lleva por flotación hasta el sitio de su emplazamiento y allí se hunde lastrándolo o permitiendo el ingreso de agua a su interior mediante válvulas.

Luego de apoyado en el fondo marino se lo llena con hormigón.

Prof. Silvio Rojas

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Cajón abierto: Es una caja sin techo o fondo. Se puede emplear para puente o edificios Si el río es profundo el cajón se prepara en la orilla y de poca profundidad puede construirse en el mismo lugar sobre gabarras grandes. Las paredes son gruesas y los bordes cortantes Cajones abierto circulares Para un estribo de un puente

Estos cajones pueden ser utilizados cuando la estructura es demasiado grande para ser sostenida por un cajón rectangular. Cajones más grandes en las esquinas e intersecciones

Para edificios grandes.

Cajones más pequeños en el intermedio. Se pueden instalar con martillo. Muros apoyados en los cajones.

Tiene paredes gruesas y bordes cortantes Su hundimiento se logra extrayendo el material con la ayuda de chorros de agua y uso de cucharones (CLAM SHELL, puede alcanzar prof. hasta de 35 m). + Cargas temporales o sistema de reacción Teóricamente no hay límite de las profundidades que pueda alcanzar. La excavación pueda que se realice bajo agua lo cual dificulta la instalación. También es una dificultad el flujo de suelos plásticos hacia el cajón.

Hundimiento de un cajón abierto

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Prof. Silvio Rojas Cajones neumáticos: Se usan cuando se debe excavar un terreno húmedo bajo el agua.

Cable para la extracción de material

Tubería de entrada aire comprimido que equilibra la presión del agua + la del suelo.

Espacio para la extracción de material

Entrada y salida de trabajadores

La superficie de concreto a determinado nivel de hundimiento siempre de

Tubería de

del agua.

aire

Cuando se alcanza la prof. Proyectada se retira los tubos y cámaras y se llenan los tubos con concreto. Prof. Limitada a 110 pies por debajo del nivel del agua. El personal a esta prof requiere trabajar a 50 pies de presión de aire (máx permitida)

Cámara de trabajo

Bordes cortantes de las paredes que facilitan el hundimiento bajo su propio peso que aumenta a medida que se coloca hormigón.

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Cap I Cimentaciones

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