UNIDAD DIDACTICA III

TIPOLOGIA DE LAS CIMENTACIONES

3.1 INTRODUCCIÓN:

NATURALEZA Y TIPO DE

ESTRUCTURA

FACTOR SUELO:TIPO DE SUELO

UBICACIÓNENTORNO

NORMATIVIDAD

TIPOS DE ESTRUCTURAS

3.1 EJEMPLOSEDIFICACIONES CON FINES DE VIVIENDAEDIFICACION DE USO DIVERSO:- AEROPUERTOS, - TERMINALES TERRESTRES, - ESCUELAS, - EDIFICIOS PUBLICOS, - BANCOS ETCPUENTES- PEATONALES- CARROZABLESCORTINAS DE PRESAS- DE TIERRA- DE CONCRETOEMBARCADEROS- TRAFICO PEATONAL- TRAFICO VEHICULAR

3.1 EJEMPLOSAEROPUERTOS:- NACIONALES- INTERNACIONALES

TERMINALES TERRESTRESETCETC.

TIPOS DE SUELOS UBICACIÓN Y ENTORNO

3.1 EJEMPLOSSUELOS FINOS: ARCILLAS Y LIMOSSUELOS: GRUESOS, GRAVAS ARENASCONGLOMERADOS.SUELOS EXPANSIVOSSUELOS COLAPSABLESRELLENOS NO CONTROLADOSRELLENOS CONTROLADOS

UBICACIÓN:- TERRENOS LLANOS Y SECOS- ZONAS DE LADERA- ZONAS LLANAS CON PRESENCIA DE NIVEL FREATICO

NORMATIVIDADRNA – NORMA E-050OTROS.

- CUANDO UNA CIMENTACION ES SUPERFICIAL O PROFUNDA.- CUANDO UN SUELO ES COLAPSABLE.- QUE ES UN RELLENO CONTROLADO.- CUALES CON LOS ASENTAMIENTOS PERMISIBLES.- CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE REQUERIDOS.- FACTORES DE SEGURIDAD.- ATAQUE QUIMICOS DE AGUAS SUBTERRANEAS.ETC

3.1 EJEMPLOS – TIPO DE CIMENTACIÓN EDIFICACIONES CON FINES DE VIVIENDAEDIFICACION DE USO DIVERSO:- AEROPUERTOS, - TERMINALES TERRESTRES, - ESCUELAS, - EDIFICIOS PUBLICOS, - BANCOS ETCPUENTES- PEATONALES- CARROZABLESCORTINAS DE PRESAS- DE TIERRA- DE CONCRETOEMBARCADEROS- TRAFICO PEATONAL- TRAFICO VEHICULAR

TIPOS DE CIMENTACIONES:

3. 1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES.

3.2 CIMENTACIONES PROFUNDAS

3. 1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES.

Df /B < 4

Df: Altura de encaje de la cimentación.B: Ancho de la cimentación.

EJEMPLOS:

Normalmente se emplean cimentaciones superficiales en proyectos de pequeña a mediana envergadura, sobre suelos «Homogéneos», con capacidad de carga regular a buena; valores de capacidad de carga admisible > a 1,00 kg/cm2, en los niveles de fundación.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES.

ZAPATAS AISLADAS.

- Son económicas, < de 30% del área.- Profundidades mínimas.- Se puede reemplazar.- Realiza trabajos independientes.- Son vunerables a asentamientos diferenciales.

DISEÑO DE ZAPATAS AISLADAS.

1. Verificación de Pre requisitos:

- Proyectos de envergadura pequeña a mediana: Edif. De hasta 04 niveles.

- Suelo homogéneo con capacidad de carga regular a buena, Q admisible > 1,00 kg/cm2

2. Obtención de la carga de servicio P.

Individualmente para una zapata, en general se puede obtener del metrado de cargas de la estructura del proyecto y el peso correspondiente proporcional y/o del área de influencia de la zapata.

3. Determinación de la capacidad de carga admisible del suelo.En general de la teoría de resistencia al esfuerzo cortante y capacidad de carga admisible del suelo, considerando los factores de seguridad.- Se debe seleccionar la altura de encaje considerando la

teoría de capacidad de carga y resistencia al esfuerzocortante, la normatividad vigente relacionada a altura deencaje, recomendaciones y criterios estructurales.

- Norma E-050: altura mínima de encaje: 0.80m.- Teoría de resistencia al esfuerzo cortante y cálculo

de capacidad de carga admisible.- Existencia de alturas deconfinamiento. Compatibilización entre cargas transmitidas ycapacidad de carga admisibles del suelo.

- Teoría de resistencia al esfuerzo cortante y cálculode capacidad de carga admisible.- Existencia de alturas deconfinamiento. Compatibilización entre cargas transmitidas ycapacidad de carga admisibles del suelo.

- Criterios estructurales:H: Altura total de la Edificación.Df: Altura de encaje de la cimentación.Df = 0.2 a 0.3 H.

- Se debe de compatibilizar: Calidad del estrato deapoyo y su aptitud para absorver la cargas actuantes.- Se debe de verificar que las alturas de los estratos deapoyo, tengan la suficiente altura para absorver los bulbos dede presiones correspondientes.

1 2

ST = Se + Sc

Determinación del ancho de la zapata.Se emplea la expresión siguiente:

B = √ (P/Qadm).

Suposición de la altura «h».

Aspectos a considerar:- El espesor efectivo por encima del refuerzo inferior no

puede ser menor a 15cm.- El recubrimiento mínimo debe ser de 4cm.

- De lo anterior: el espesor mínimo de una zapata es de 19 cm.

Aspectos a considerar:- El espesor efectivo por encima del refuerzo inferior no

puede ser menor a 15cm.- El recubrimiento mínimo debe ser de 4cm.

- De lo anterior: el espesor mínimo de una zapata es de 19 cm.

Verificación por punzonamiento o cortante bidireccional.

Para el caso supuesto de zapata cuadrada si se asume que debajo de ella se presenta una reacción uniforme del suelo dada por: q= P/B2, el esfuerzo cortante bidireccional Vubd será:

Una vez calculado Vuvd, se deben cumplir las siguientes relaciones:

Donde:

Revisar cortante unidireccional.

Revisar cortante unidireccional.

Revisar cortante unidireccional.

Para el caso supuesto de una zapata cuadrada el esfuerzo cortante unidireccional eta dado por :

Una vezcalculado Vuud, se debe cumplir lo siguiente:

Revisar el momento para calcular el acero de refuerzo-

1 2

ST = Se + Sc

TIPO DE SUELO

MODULO DE ELASTICIDAD Es

MN/m2

MODULOPOISSON

ARENA SUELTA 10-25 0.20-0.40

AREANA DE COMPACIDAD MEDIA 15-30 0.25-0.40

ARENA DENSA 35-55 0.30-0.45

ARENA LIMOSA 10-20 0.20-0.40

ARENA Y GRAVA 70-170 0.15-0.35

ARCILLA BLANDA 4-20

ARCILLA MEDIA 20-40 0.20-0.50

ARCILLA DURA 40-100

Cc=0.009(LL-10)

Índice de compresión Cc

A. Terzaghi y Peck (1967), proponen la expresión empírica

siguiente:

B. Cc a partir del ensayo de CONSOLIDACIÓN.

Relación de vacios

A. eo a partir de datos del ensayo de consolidación

A. ESFUERZO DEBIDO A UN AREA CIRCULAR UNIFORMEMENTE CARGADA.

B. ESFUERZO DEBIDO A UN AREA RECTANGULAR UNIFORMEMENTE CARGADA.

)zL)(ZB(

LBqO

ZAPATAS COMBINADAS

Se utilizan cuando:

1. Se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el área necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se montan.

Esta situación, se da debido a que ciertas columnas del esquema estructural de la edificación reciben cargas mayores; tales como escaleras y ascensores:

2. Cuando soportan más de dos columnas. Se puede dar cuando el esfuerzo admisible es pequeño y se requiere una gran área de fundación. La combinación puede cubrir columnas de un solo eje y se convierte en fundación alargada.

2. ¿Cuándo Recomendar?

- Cimentaciones en laderas

3. CIMIENTOS CORRIDOS

Se denomina cimiento corrido a la cimentación superficial vaciada en forma continua, para recibir la carga de un muro, generalmente de albañilería.

CIMIENTOS CORRIDOS

CIMIENTOS CORRIDOS

Se denomina cimiento corrido a la cimentación superficial vaciada en forma continua, para recibir la carga de un muro, generalmente de albañilería.

DIMENSIONAMIENTO:

-El dimensionamiento de un cimiento será similar al

de una zapata aislada, trabajándose usualmente con

una carga repartida por metro de longitud y con

momentos nulos en la dirección transversal.

- Dado que el terreno de cimentación generalmente

se encuentra a una profundidad de 1.00m, es usual

considerar cimientos de 60cm de altura, y

sobrecimientos de 50 ó 40 cm ubicados por encima

del cimientos. Los sobrecimientos se continúan 10 o

20 cm, sobre el nivel del piso terminado con el fin de

proteger al ladrillo del muro de contacto directo con

el terreno.

Se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el área necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se montan.Cuando soportan más de dos columnas. Se puede dar cuando el esfuerzo admisible es pequeño y se requiere una gran área de fundación. La combinación puede cubrir columnas de un solo eje y se convierte en fundación alargada.

3. 2 CIMENTACIONES PROFUNDAS.

Df /B > 4

Df: Altura de encaje de la cimentación.B: Ancho de la cimentación.

3.2.1 PILOTES

3.2.1 CAJONES DE CIMENTACIÓN

¿Cuando se usan?

1. Cuando las cimentaciones superficiales no son

suficientes para garantizar la estabilidad de una

estructura.

2. Cuando las cimentaciones superficiales

generan asentamientos que exceden

parámetros permisibles.

3. Cuando se requiera anclar estructuras contra

fuerzas de levantamiento y para colaborar con

la resistencia de fuerzas laterales y de volteo.

4. En situaciones especiales tales como suelos

expansivos y colapsables o suelos sujetos a

erosión.

- Los Pilotes

- Micro Pilotes

- Pilotes para densificación

- Los Pilares

- Cajones de Cimentación

TIPOS

- DISEÑO

TIPOS

- ACERO

- CONCRETO

- MADERA

ACERO

CONCRETO

Pre fabricados Vaceados in situ

MADERA

La madera que se usa para los pilotes, debe ser fuerte y resinosa, asi como inmune a los ataques de los micro-organismos que la deterioran y socavan o a los agentes destructores que propician su pudrición.

La madera que se usa para los

pilotes, debe ser fuerte y

resinosa, así como inmune a

los ataques de los micro-

organismos que la deterioran

y socavan o a los agentes

destructores que propician su

pudrición.

Una de las peores causas de deterioro en la madera son los sucesivos ciclos de humectación y secado que deben soportar los pilotes, debido a la fluctuación del nivel freático en el subsuelo. Este efecto acorta considerablemente la vida útil del pilote y propicia la pronta desintegración de la madera. Por otra parte, en el caso de pilotes siempre enterrados en suelos no inundables continuamente bajo el nivel de las aguas, pueden sufrir deterioro por la presencia de:

Protección. Básicamente, la protección de los pilotes de madera se logra de dos formas diferentes :

- Mediante recubrimientos metálicos.- Impregnando la madera con substancias antisépticas

RECUBRIMIENTO DE ACERO

El uso de las planchas de acero, zinc o cobre

para recubrir el fuste del pilote, y aseguradas

con clavos de cobre, permite otorgar una cierta

protección a la madera, si bien su efecto es de

corta duración. Más efectiva es la protección

química que se obtiene mediante tratamientos

con substancias antisépticas, tales como el

aceite pesado de brea o alquitrán, la creosota, el

cloruro de zinc y el sulfato de cobre.

Impregnando la madera con substancias antisépticas

El proceso se lleva a cabo por simple inmersión en caliente o frío, o por la impregnación mecánica en grandes cilindros a presión, con altas temperaturas. El uso de la creosota, por ejemplo, prolonga de 15 a 20 años la duración de los pilotes, evitando su putrefacción. Generalmente se emplean de 200 a 400 gramos de creosota por m3 de madera.

CAJONES DE CIMENTACIÓN

El pozo de cimentación, también conocido

por su nombre en francés caisson, es un

tipo de cimentación semiprofunda, utilizada

cuando los suelos no son adecuados para

cimentaciones superficiales por ser blandos.

Los pozos de cimentación también son

frecuentemente utilizados para cimentar

pilares de puentes en el cauce de los ríos

cuando no es posible o no es conveniente

crear un desvío parcial o total del río.