1
Objetivo Introducción Tipos de cimentación Plantillas de desplante Losas de cimentación Definición Características Cálculo Armados Cajones de cimentación Definición Cimentación por substitución Sistema de tapa losa Conclusiones
Bibliografía 2
Conocer los aspectos más importantes que deben tomar en cuenta en el diseño de la cimentación de edificios y resaltar los aspectos básicos que deben efectuarse en el análisis de estabilidad de las mismas estructuras.
3
Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados .
4
Cimentaciones Superficiales. Podrán ser las zapatas corridas o aisladas, o bien las losas, cascarones u otros objetos que cubran la mayor parte de el área construida. Cimentaciones Compensadas. Estas se logran mediante una excavación de medidas adecuadas que permita substituir total o parcialmente el peso del edificio por el peso total del suelo extraído. Cimentaciones Piloteadas (Cimentación profunda). Son aquellas que transmiten las cargas de la estructura a estratos profundos, menos comprensibles y más resistentes que los superficiales por medio de pilotes.
5
La plantilla se construye en la parte inferior de la zanja y servirá para el desplante del cimiento, generalmente su espesor es de 5 cm. Uno de los principales efectos que tiene la plantilla es que el terreno no pierda sus cualidades y no se contamine la cimentación así como que los esfuerzos se repartan sobre el suelo de una manera más uniforme. Antes de que se coloque se tiene que compactar el terreno. f´c= 100- 150kg/cm2
6
7
Los edificios altos traen consigo problemas muy complejos, ya que están expuestos no sólo a fuertes cargas estáticas, si no también a los empujes horizontales del sismo y el viento. Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas. Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o la resistencia del terreno tan pequeña que las zapatas van a cubrir más de la mitad del claro total, la losa corrida es más económica y trabaja mejor en los suelos de poca resistencia (alta comprensibilidad). Es decir se recomienda cuando el peso unitario de la estructura se encuentra entre el 50% y el 75% de la capacidad resistente del terreno.
8
9
Esfuerzos en una losa de entrepiso
T
T
T
10
Esfuerzos en una losa de cimentación
T
T
T 11
Las Cimentaciones por Losa, también conocidas como Cimentaciones por Placa , son aquellas Superficiales y se disponen en plataforma, la cual tiene por objeto transmitir las cargas del edificio al terreno distribuyendo los esfuerzos uniformemente. Estas losas llevan una armadura principal en la parte superior para contrarrestar la contrapresión del terreno y el empuje del agua subterránea, y una armadura inferior, debajo de las paredes portantes y pilares, para excluir en lo posible la producción de flechas desiguales.
12
La cimentación por losa es una buena solución cuando: La construcción posee una superficie pequeña en relación al volumen
(rascacielos, depósitos, silos). La base de cimientos calculada resulta tal que la transmisión de carga a 45º
representa una profundidad excesiva. El terreno tiene estratificación desigual y son previsibles asientos
irregulares. El terreno de asiento es flojo y de gran espesor y los pilotes a colocar serían
exageradamente largos.
13
14
En estos casos suele ser más conveniente el uso de la placa o losa de cimentación, esta puede estar formada por una placa de fuerte espesor ( ej;1.20m) capaz de soportar todo el peso del edificio o bien por una losa delgada reforzada con contratrabes.
15
16
Estructura Estas cimentaciones se construyen en concreto armado preparado para reducir los posibles asentamientos. Esta estructura responde en forma óptima en suelos con estratos sensiblemente homogéneos y cuando el edificio reparte los esfuerzos sobre la losa con una retícula que guarda simetría geométrica. También se opta por ella cuando se quiere construir un sótano en seco en una obra asentada sobre una capa freática (excavación en forma de cubeta). Esta alternativa se da a través de la disposición en plataforma o tablero de cimentación que transmite las cargas del edificio al terreno mediante una superficie igual o superior a la de la obra. Puede conseguirse máxima rigidez con poco consumo de material procediendo tal y como es frecuente en los forjados de piezas huecas: envolviendo en concreto un sistema de piezas huecas o de relleno. 17
w (peso)= 570 kg/m2 f´c= 250 kg/cm2 f*c= 0.8 x f´c= 0.8 x 250 kg/cm2= 200 kg/cm2 f´´c= 0.85 x f*c= 0.85 x 200kg/cm2= 170 kg/cm2 fy= 4200kg/cm2 fs= 0.6 x fy= 0.6 x 4000kg/cm2= 2400kg/cm2 F. C.= factor de carga= 1.4 Pre-dimensionamiento de losa = perímetro/180 36/180 = 20cm Peralte efectivo dmin= perímetro/250 x 0.032 x 4 √fs x w dmin= 36/250 x 0.032 x 4 √2400kg/cm2 x 570kg/m2 dmin= 0.16m Peralte total H= d + recubrimiento H= 0.16 + 3.5 + 3.5= 0.23m ≈ 0.25m 18
Porcentaje de acero
Acero= P
P= 0.7 x √ f´c / fy
P= 0.7 x √ 250kg/cm2 / 4000kg/m2
P= 0.002766
Área de acero requerida= As
As= p x b x d
As= 0.002766 x 100cm x 16cm= 4.42 cm2
Separación de varillas= Sep
Sep= as x b/ As varilla de 3/8
Sep= 0.71cm2 x 100cm/ 4.42cm2
Sep= 16.06cm ≈ 15 cm
*as= área de acero nominal en
19
f`c= 250kg7cm2 Ancho de las varillas mínimo del número 4 Ancho de los estribos varillas mínimo del número 3 El diámetro de la varilla es desde 3/8 hasta 1 pulgada y las distancias un mínimo de 10 cm hasta un máximo de 15cm ahora las varillas mas gruesas son las de los extremos, es decir las dos de hasta arriba que unen la contratrabe con la tapa losa y con la losa fondo # Varilla
Pulgadas
3
3/8
4
1/2
5
5/8
6
3/4
8
1
10
1/4 20
21
22
23
Armado de columna
24
Armado de dados
25
Trabe perimetral de borde
26
Anclaje de Muro
27
Columna de borde sobre trabe perimetral
28
Columna de borde sobre trabe perimetral
29
Columna de borde con refuerzo a bayoneta
30
Columna Central
31
Pilar Central con Refuerzo a 45ª
32
Columna de Borde con cruce de contratrabes
33
Desniveles
34
Cambio de Espesor Inferior
35
Cambio de Espesor Superior
36
Transición entre mallas de distinta orientación
37
Foso de Elevador
38
Cuando tienes un terreno de baja resistencia y el peso de tu estructura es mayor a la capacidad del terreno, lo que se hace es un cajón de cimentación. La cual se basa en sustituir el peso del suelo excavado, por la carga de la estructura o del edificio. Componentes cajón de cimentación: Losa de fondo Paredes laterales Paredes intermedias Losa tapa.
39
Es decir se hace una cimentación por compensación, objetivo de que el terreno no sufra ninguna alteración.
Cimentación totalmente compensada Tipos de cimentación
P t = Pe
Cimentación sobre compensada Pt>Pe Cimentación compensada.
subcompensada Pe
o
parcialmente
Las cimentaciones compensadas se recomiendan para edificios de entre 3 y 8 niveles. 40
Edificio de 7 niveles 10 m x 12 m = 120 m2 x nivel Sistema constructivo Losa de concreto armado y muros de carga Peso total por nivel Losa 60, 840 kg/m2 Muros 41, 800 kg/m2 Cadenas 4, 743 kg/m2 Carga total por nivel 107, 383 kg/m2 107, 383 x 7 niveles = 751, 681 kg/m2 751, 681/ 1, 000 = 751.7 t. / área de contacto 120 6.3 t./m2 es el peso que va a recibir el terreno
=
6.3 t
41
Sustitución parcial Se toma en cuenta la resistencia del terreno 6.3 t. -3 t. 3.3 t.
Peso de tierra por m3
3 t/m2
carga total x m2 del resistencia de terreno por resolver
edificio
1, 300 kg/m3 2, 200kg/ m3
Peso de tierra promedio 1, 500 kg/m3 3.3 t. / 1.5 t. = 2.2 cantidad de metros que se deben excavar
42
Sustitución parcial
2.20 m 43
Sustitución
total
no se toma en cuenta la resistencia del terreno
6.3 t. / m2 edificio 1.5 t. / m3 terreno
peso total de peso volumétrico del
6.3 t. / 1.5 t. profundidad
= 4.2 m
de
El cajón de cimentación por lo regular sirve de estacionamiento o como cuarto de maquinas
4.20 m 44
Ejemplo 1. Plantas
45
46
47
48
49
50
51
Detalles
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
Ubicación de las contratrabes
62
Sistema de Tapa Losa Las losas tapa o de cierre prefabricadas son elementos horizontales que permiten cubrir el pozo y dar por finalizado el mismo cerrando la abertura de inspección y mantenimiento para la canalización con una tapa de fundición del diámetro de cierre del elemento tapa. Además de contar con uniones con junta de estanqueidad elastomérica, cada losa de cierre cuenta a su vez con varios bulones de enganche para facilitar tanto el transporte y carga y descarga como la colocación de estas piezas en obra, proporcionando una mayor rapidez, agilidad y seguridad a la ejecución Las piezas estarán armadas con dos mallas en forma de losa que garantiza una resistencia mecánica adecuada.
63
Losa Spancrete o losa alveolar La losa alveolar es un elemento de concreto prefabicado pretensado, provisto de huecos continuos para reducir su peso y en consecuencia su costo.
64
65
Es evidente que para que una estructura ofrezca una seguridad y comportamiento razonable ha de contar con una cimentación adecuada. Por lo cual debemos Antes de aventurarse a la elección de un tipo de cimentación, debemos tener presentes conceptos importantes como las características físicas del terreno con un estudio de mecánica de suelos, las diferentes su técnica de construcción de cimentaciones , del material con que son fabricadas, mano de obra y equipo que se requiere para construirlas, lo que tendrá como resultado diseño muy particulares.
66
http://www.biblioteca.uson.mx/digital/tesis/ http://detallesconstructivos.cype.es/CSL.html Wikipedia Vicente Pérez Alamá, Materiales y procedimientos de construcción.
F. Maña, Cimentaciones Superficiales.
F Barbara Z. , Materiales y procedimientos de construcción.
Cimentaciones, diseño y construcción, M. J. Tomlinson
67
