FILOSOFIA DE LAS CIMENTACIONES – fundaciones
Cátedra: Ing. Carlos Gaspar P.
FUNCIÓN Y NATURALEZA DE LA FUNDACIÓN:
Diseño y modelamiento de estructuras…
Transmitir las cargas al suelo a través de la estructura del cimiento…
Acudimos a las cimentaciones – apoyo -base:
Se busca un suelo de condiciones óptimas - segura
LA CIMENTACION ES LA CO FUSIÓN ENTRE LA ESTRUCTURA QUE INDUCE CARGA Y EL TERRENO DONDE ESTÁ APOYADO DICHA CARGA.
PROBLEMAS GENERALES DE LAS FUNDACIONES
* * * *
La compresibilidad. Homogeneidad del terreno. Presencia del agua. Experiencia constructiva.
Desde el punto de vista de la estabilidad, una cimentación tiene que asegurarse contra: * Fallas por resistencia al esfuerzo cortante del suelo.
* Las deformaciones que experimentará, como asentamientos, expansiones, desplazamientos horizontales sean tolerables, tanto para la estructura que soporta como para las obras colindantes.
Daño estructural…
Daño a los Colindantes…
Colapso por volteo…
TIPOS, FUNCIONES Y CLASIFICACION DE CIMENTACIONES YA SE HIZO MENCION QUE LAS CIMENTACIONES SON LA CO-FUSIÓN ENTRE LA SUPERESTRUCTURA QUE INDUCE CARGA Y EL TERRENO DONDE ESTÁ APOYADO Esto significa que debemos encontrar un área en planta para transmitir una presión aceptable para el suelo.
CIMIENTO. Se refiere a la parte estructural de una cimentación, la misma que es diseñado para servir como elemento de transición entre las cargas externas y el suelo portante.
POR TANTO SE TIENEN DOS GRANDES TIPOS DE CIMENTACIONES
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y CIMENTACIONES PROFUNDAS
Cimentaciones Superficiales:
Cimentaciones Profundas:
TIPOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES:
•
ZAPATAS AISLADAS
• ZAPATAS CONECTADAS • ZAPATAS COMBINADAS • •
ZAPATAS O CIMIENTOS CORRIDOS
LOSAS O PLATEAS DE CIMENTACIÓN
Otra forma de cimentación: CIMENTACIONES COMPENSADAS
ZAPATAS AISLADAS
FORMAS DE ZAPATAS AISLADAS
ZAPATAS CONECTADAS
ZAPATAS COMBINADAS
ZAPATAS O CIMIENTOS CORRIDOS
LOSAS O PLATEAS DE CIMENTACION
LOSAS DE CIMENTACION.
Tipos de losas de cimentación. a- Losas planas b- Losas planas con espesor mayor bajo columnas. c- Losa viga nervadas.
Tipos de losas de cimentación.
d- Losa plana con pedestal. e- Losa con muro de sótano.
CIMENTACION COMPENSADA Retirar un peso de suelo equivalente a una fracción del peso total de la superestructura; y así repartir la carga externa sobre el suelo mediante compensación.
Cimentación compensada El volumen de sótano es proporcional al volumen de edificio sobre él.
CIMENTACIONES PROFUNDAS. Se usan para estructuras más pesadas cuando se
requiere gran profundidad para soportar la carga.
TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS.
• PILOTES * Pilotes de fricción. * Pilotes de punta * Pilotes combinados.
• PILAS
Su utilización será requerida cuando: a) Las cargas no pueden transmitirse al terreno con una cimentación superficial. b) Asientos imprevisibles pero existiendo terreno profundo resistente. c) Cuando el terreno de cimentación puede sufrir grandes variaciones (retracción...)
d) Estructuras sobre agua e) Cargas inclinadas f) Recalce de cimentaciones existentes La ejecución de los pilotes será de dos maneras: por hinca o por hormigonado in situ.
ENCEPADOS Los encepados son bloques prismáticos que unen las cabezas de varios pilotes para que trabajen de forma conjunta y sirven de base al pilar o elemento estructural. Cuando se procede a la hinca del pilote y éste ha llegado al rechazo, el pilote sobresaldrá del terreno procediéndose al descabezado del pilote para realizar posteriormente el encepado. El encepado irá desde un solo pilote hasta un grupo de pilotes.
CRITERIOS DE ELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACIÓN Para determinar qué tipo de cimentación es técnica y económicamente viable, se debe tener conocimiento de:
• CARACTERISTICAS DEL PROYECTO (Carga de servicio) • LAS PROPIEDADES DEL SUBSUELO (Exploración) • FACTORES AMBIENTALES.
La Importancia del Conocimiento del Proyecto Los estudios técnicos, geotécnicos y ambientales aplicados a la ingeniería de cimentaciones es lograr: Obras estables, funcionales y económicas
A). Datos del Proyecto Requeridos: Al estudiar una cimentación, es necesario el conocimiento de datos arquitectónicos y estructurales del proyecto. Los más comunes e importantes son: a) Localidad. b) Dimensiones, forma, configuración topográfica, colindancias y otras particularidades.
c) Planta de conjunto y distribución de estructuras y obras exteriores. d) Tipo, forma, dimensiones, rigidez y sensibilidad de las estructuras (susceptibilidad a deformaciones)
e) Uso, operación y destino. f) Tipo, magnitud y distribución de las descargas al subsuelo.
B). LAS CONDICONES DEL SUBSUELO: El estudio geotécnico de una cimentación comprende las siguientes etapas esenciales: a) Plan y programa de exploración del sub suelo. b) Determinación de la estratigrafía, las propiedades del subsuelo y las acciones ambientales. c) Análisis e interpretación de los datos del campo
d) Elección y análisis de la cimentación apropiada para las estructuras en cuestión. e) Elaboración de normas específicas para el diseño estructural y construcción de la cimentación.
Exploración del Subsuelo La exploración del subsuelo comprende los trabajos de campo y ensayos de laboratorio necesarios para definir y cuantificar la estratigrafía y las propiedades mecánicas del subsuelo. Entre las mediciones de campo se incluyen: * La determinación de la resistencia al corte y la deformabilidad de los suelos.
* Obtención del peso volumétrico, profundidad y fluctuación del nivel de agua freática. * Magnitud y distribución de las presiones de poro. * Investigación de mantos de agua colgada. * Pruebas de carga, y pruebas de permeabilidad.
C). Factores Ambientales Son muchos los factores que tienen influencia al proyectar una obra, entre los cuales se citan los siguientes: a.- Sismicidad. b.- Acción del viento. c.- Hundimiento regional. d.- Discontinuidades naturales o artificiales del subsuelo. e.- Construcciones e instalaciones vecinas. f.- Acción del agua en proyectos localizados en zonas de inundación g.- Estabilidad de laderas naturales y cortes artificiales.
“Un subsuelo sin investigación constituye un peligro en potencia”, este precepto aplica para toda clase de cimentaciones, tanto superficiales como profundas. Por tanto, es ineludible conocer las características del subsuelo (estratigrafía, propiedades y otras particularidades) sobre el que se apoyará una estructura, así como las acciones ambientales que pueden influir en su seguridad y funcionamiento, sean naturales o producidas por el hombre, independientemente de la magnitud del proyecto y su problemática.
Este conocimiento es indispensable para el diseño y construcción racional de cimentaciones y, en buen número de casos, para orientar apropiadamente el proyecto. Es así como, por más simple o complicado que sea un proyecto, debe dársele la obligada importancia que amerita al estudio de la influencia de esos factores.
Para la elección y análisis de la cimentación apropiada: La cimentación debe cubrir las máximas condiciones de seguridad y economía. En cuanto a su seguridad, tiene que cubrir los requisitos básicos de estabilidad contra fallas por resistencia al corte del subsuelo. No asentarse o emerger más allá de los valores tolerables por la propia estructura y obras colindantes. Localizarse y protegerse adecuadamente contra probables agentes externos que puedan comprometer su comportamiento.
Es frecuente que para una estructura existan varias alternativas de cimentación, entre las que debe elegirse la más apropiada. Ésta será la que, además de cumplir con los requisitos básicos de seguridad, sea más económica y de fácil realización. Para la elección de la cimentación apropiada implica el buen conocimiento y criterio de los aspectos técnicos, de construcción y de costos.
Profundidad y Tipo de Cimentación: En términos generales, la profundidad a la que se desplanta una zapata, depende del carácter del subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo del cimiento. La excavación para una zapata de concreto reforzado debe mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posición correcta, mientras se cuela el concreto. Para hacer esto en los suelos que contienen agua, puede ser necesario bombear.
C).- SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
SELECCIÓN DEL TIPO DE CIMENTACION - CASOS
Obras Exteriores: El campo de aplicación de los estudios geotécnicos no se restringe exclusivamente a la cimentación de las estructuras, abarca también el diseño y la construcción de las obras exteriores contempladas en el proyecto.
Ignorar o subestimar su estabilidad y comportamiento puede conducir a problemas indeseables.
Es preciso tomar en cuenta el comportamiento inadecuado (individual o del conjunto) con algunas soluciones antieconómicas, de conservación y mantenimientos exagerados y costosos.
Las obras exteriores comprenden, por ejemplo: Excavaciones, rellenos, muros de contención, cisternas, pavimentación de áreas de circulación (estacionamientos, patios de maniobras, calles o caminos de acceso), plazas de acceso, obras complementarias de drenaje y subdrenaje, y otras menos frecuentes como pozos de abastecimiento de agua.
Recomendaciones Para Diseño y Construcción Para cada una de las estructuras y obras exteriores contempladas en un proyecto, el alcance y magnitud del estudio geotécnico será el mínimo necesario para proporcionar al ingeniero estructural y al constructor las recomendaciones y normas de diseño y construcción, respectivamente.
Requisitos Básicos del Diseño Cualquiera que sea el tipo de cimentación seleccionada, el diseñador debe dimensionar los elementos estructurales que componen a la cimentación, de tal manera que satisfaga los siguientes requisitos básicos: Los esfuerzos que transmita la cimentación al terreno de apoyo deben ser compatibles con su resistencia al corte, dentro de un factor de seguridad. Esto implica determinar la capacidad de carga admisible del terreno de apoyo, para la cimentación elegida.
Las deformaciones que sufran el terreno y la estructura por la aplicación de estos esfuerzos deben ser tolerables para la estructura misma y para las estructuras o instalaciones municipales colindantes. Esto requiere determinar los asentamientos que sufrirá el suelo, o la roca, en que se apoye la cimentación. En los suelos de alta resistencia y baja compresibilidad, o en rocas inalteradas (sanas), la cimentación sobre zapatas aisladas o continuas es adecuada, aún para cargas de gran magnitud.
Recomendaciones Para Diseño Para el diseño estructural de la cimentación es necesario entregar la siguiente información: a.- Tipo de cimentación. b.- Profundidad de desplante. c.- Carga de trabajo admisible, limitada por la resistencia al corte del suelo y asentamientos tolerables para cargas muertas y la combinación de cargas vivas y accidentales. d.- Distribución de presiones en el contacto estructura-suelo. e.- Empuje de tierras en muros de contención. f.- Peso volumétrico del suelo por excavar, como en el caso de cajones de cimentación. g.- Tipo, separación y forma de distribución de pilas o pilotes. h.- Orden de magnitud de asentamientos totales y diferencia les que pueden ocurrir y Otras recomendaciones.
Recomendaciones Para La Construcción Para la construcción, además de especificar los procedimientos constructivos adecuados, debe señalarse la secuencia de su aplicación. Dependiendo de las características de la cimentación, de las obras complementarias y de las propiedades del subsuelo
Las recomendaciones necesarias pueden ser: a.- Excavación (si la hubiera), indicando la profundidad. b.- Método de abatimiento del nivel freático (cuando se requiera) superficial o profundo.
c.- Procedimiento constructivo de la subestructura, incluyendo pilas y pilotes, cuando los haya. d.- Tipo y características de los materiales para construir rellenos, las canteras, grado de compactación, espesor de las capas compactadas, equipo y otras recomendaciones.
Instrumentación y Mediciones Es aconsejable y en muchos casos necesario, instalar una instrumentación adecuada, cuyas mediciones permitan conocer el comportamiento del subsuelo y de la obra, al menos durante su construcción y en el lapso inicial de su vida útil. a.- Piezómetros y tubos de observación del nivel freático, dentro y fuera del área de construcción, para conocer y controlar el abatimiento de las presiones en el agua.
b.- Monitorear el comportamiento del terreno y de las estructuras construidas en él. c.- Medir cargas, esfuerzos, presiones, deformaciones d.Plomadas para medir la verticalidad de las estructuras. e.- Otros instrumentos, como celdas de presión, inclinóme- tros, deformímetros, etc., en casos especiales.
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