Introduccion Clase 1 y 2 (2009)

INTRODUCCION

Que es una cimentación o fundación?

Definición básica: Es la parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno o a la superficie de apoyo cumpliendo eficazmente su objetivo.

Que sucede con las cimentaciones? Todo suelo sufre deformaciones al recibir las cargas transmitidas por una fundación.

El problema del diseño de una fundación consiste en:  Que el suelo resista las cargas impuestas sin fallar.  Las

Deformaciones se limiten a valores aceptables que no produzcan ningún perjuicio o daño en la estructura ni falla en el suelo.

Por esta razón al diseñar un proyecto de fundación se deberá considerar simultáneamente:  El

tipo de estructura que se colocara sobre el suelo, (edificio, puente, tanque)

 El

tipo de carga

 El

tipo de suelo

 Las

restricciones constructivas de la obra.



POR:

Seguridad y Funcionalidad de una estructura, Se debe seleccionar adecuadamente cimentación base a la superestructura 

   



la

Una cimentación es una parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al suelo. Debe cumplir : Requisitos de resistencia a la falla Deformabilidad Debe considerar las exigencias de servicio (uso de la estructura) Principios de economía acorde con las necesidades.

 Dependiendo

de la profundidad del estrato capaz de soportar las cargas se pueden encontrar dos tipos de cimentaciones  Cimentaciones  Cimentaciones

Superficiales Profundas

Cimentaciones Superficiales y Profundas

CIMENTACIONES SUPERFICIALES Transmiten las cargas a estratos relativamente superficiales  Proceso constructivo Excavaciones a cielo abierto. 





Según William Lambe la profundidad de cimentación para este tipo de fundaciones generalmente es menor o igual a 2.5B, siendo B el ancho de la cimentación. Las cimentaciones básicamente por

superficiales

están

formadas

Zapatas (cuadradas, rectangulares, circulares, triangulares de long infinita y otras )  Losas de Cimentación 

ZAPATAS 

Una zapata es una ampliación de la sección de la columna o muro encargada de transmitir las cargas al suelo, pueden ser de forma

cuadrada, rectangular, circular, trapezoidal o triangular eventualmente. 

Existen diferentes tipos de zapatas, entre ellas están:   

Zapatas Aisladas o Individuales Zapatas Combinadas Zapatas Corridas o Continuas

AISLADAS O INDIVIDUALES sirven de cimentación a una sola columna, pueden ser de forma cuadrada, rectangular o circular, se pueden construir con pedestal o con pendiente

 ZAPATAS

Edificio FIC

 ZAPATAS

COMBINADAS sirven de cimentación a dos o mas columnas, se utilizan especialmente para resolver problemas de cimentación en linderos. En este tipo de zapatas se debe buscar siempre que la resultante de las cargas caiga en el Centro de Gravedad.

ZAPATAS CORRIDAS O CONTINUAS sirven de cimentación a un muro portante, un muro de contención o a varias columnas que se encuentran dentro de un mismo eje. 

Se llaman también zapatas rectangulares de longitud infinita, debido a que el Largo es mucho mayor que el ancho (L>5B).

LOSAS DE CIMENTACIÓN Una losa de cimentación es una zapata combinada que soporta todas las columnas y muros de una misma estructura. - Las cargas de la estructura son altas - El suelo de cimentación es muy blando o muy compresible. EL AREA DE ZAPATAS ES > 50% AREA PROYEC 



Las losas de cimentación son de concreto reforzado y pueden ser macizas o nervadas: Losas Macizas  Losas con Pedestal  Losa Nervada 

Tipos: Macizas, con pedestal (sup e inf), nervada, aligerada  - Losa compensada o flotante, losa parcialmente compensada o  semiflotante. 

 LOSAS

MACIZAS son de un mismo espesor en toda su área y resultan adecuadas cuando las cargas por columna no son altas y el espaciamiento entre columnas es uniforme y no muy grande.

 LOSAS

CON PEDESTAL cuando las cargas por columna son muy altas, puede ser aconsejable aumentar el espesor de la losa bajo las columnas, para aumentar la resistencia frente a momentos positivos a esfuerzos cortantes y/o de punzonamiento

 Si

bajo las columnas se construyen los pedestales, se logra el mismo efecto de aumentar la resistencia de la losa frente a momentos y esfuerzos cortantes, salvo que reduce el espacio en el sótano

 LOSA

NERVADA si el espaciamiento de las columnas es mayor y las cargas son altas y desiguales, puede construirse una losa nervada.

 LOSA

TIPO ALIGERADA tiene el inconveniente

de utilizar un encofrado perdido y su espesor es muy grande lo cual implica quitarle espacio al sótano, sin embargo, tiene una ventaja en cuanto al manejo de las instalaciones hidráulicas y sanitarias.

CIMENTACIONES PROFUNDAS 



Son aquellas en las que el peso de la estructura es transmitido a estratos relativamente profundos, se presenta este tipo de cimentación, cuando las cargas de la estructura son altas y los estratos superficiales no están capacitados para resistir esas cargas ya sea por tener baja resistencia y/o alta compresibilidad Pueden estar formadas por:    

Pilotes Pilas de Cimentación Cilindros de Cimentación Cajones de Cimentación o Caissons

PILOTES 







Son estructuras muy esbeltas y no tienen el problema de pandeo que puede presentarse en una columna. La sección transversal es generalmente inferior a 0.60m aunque se pueden construir hasta 1.50m Pueden ser de forma circular, hexagonal, octagonal y en forma de H

cuadrada,

Los pilotes pueden ser de madera, concreto o acero, pueden ir en grupo o aislados, unidos en su parte superior por un pedestal (cabezal) que sirve para transmitir uniformemente las cargas de las columnas a los pilotes.

- Diversos

materiales y formas geométricas - Diámetros aprox. hasta de 0.60m -Prefabricados

(Hincados) o fundidos en el sitio (concreto)

- Los

pilotes pueden trabajar solos o en conjunto o combinados con otra solución de fundación.

PILOTES DE MADERA La madera es uno de los materiales mas usados para pilotes, porque es barata, fácil de obtener y de manipular.  Son comunes pilotes de 12.0 a 18.0m de longitud y entre 15 y 20cms de diámetro. 



Los pilotes de madera no pueden hincarse en suelos de elevada resistencia sin sufrir daños; por lo tanto rara vez se usan para cargas mayores de 30 toneladas



Los pilotes de madera que estén completamente embebidos debajo del nivel freático se conservan sanos y duran indefinidamente.

PILOTES DE CONCRETO 





Se pueden agrupar en dos categorías  Pre-fabricados  Fundidos en el sitio Los Pilotes Pre-fabricados tienen refuerzo suficiente para soportar las cargas transmitidas por la estructura y resistir los esfuerzos que se producen durante la manipulación e hincado.

Los Pilotes Fundidos en el sitio son los mas utilizados. Se efectúa primero la excavación. Las paredes se protegen con una camisa metálica o se excava con lodo bentonitico o lodo con polímeros.

PILOTES DE CONCRETO LOS PILOTES FUNDIDOS EN EL SITIO SON TIPO:  FRANKI  Desplazan suelo, se usa un tubo con tapón de concreto, una vez abierto el hueco se quita el tapón y se va sacando poco a poco el tubo y se van fundiendo los pilotes.  Algunas normas exigen dejar el tubo. 

TIPO BENOTO  Se hinca el tubo como encamisado y posteriormente se excavan por dentro con un helicoidal o con bucket o balde. Una vez excavados se coloca el refuerzo y se funden. 





La selección del tipo de pilote y el material del mismo debe hacerse cuidadosamente. Depende de:  La carga que deba soportar  El tiempo disponible para la ejecución del trabajo  Las características del suelo que atravesará el pilote, así como las de los estratos a los cuales se transfiere la carga.  Las condiciones del agua subterránea  La disponibilidad del equipo y la facilidad de transportarlo a la obra.  La disponibilidad del material para los pilotes  Los requisitos del código de construcción

PILAS DE CIMENTACIÓN 







Una pila es un elemento que, trabajando exactamente igual que una zapata, transmite cargas a mayor profundidad que la que suele considerarse en aquellas. Un elemento de cimentación es una Pila cuando la relación profundidad a ancho es mayor o igual a 4. se construyen de mampostería o de concreto. Diámetro entre 1.0m y 2.0m Suelen ser pre-excavadas a mano o con maquinaria especial, por sus dimensiones no se debe hincar a golpes.

Suelo duro o Roca Suelo buena capacidad de carga

45 - 30

roca Suelo buena capacidad de carga

CILINDROS DE CIMENTACIÓN 



Son secciones circulares de reforzado, que por su mayor (generalmente superiores a los construyen huecos.

concreto diámetro 3m) se

Cuando son de gran longitud se construyen por tramos fundiendo cada sección sobre la superficie. Una vez colocado el cilindro, se funde un tapón en su parte inferior y una tapa en la superior, quedando hueco el interior.

CAJONES DE CIMENTACIÓN O CAISSONS 

Se distinguen de los cilindros por su forma paralelepípeda, su método constructivo es similar a la de los cilindros, son huecos con dimensiones similares y de concreto reforzado.



Se funden en la superficie por tramos y se dejan bajar a medida que se extrae el suelo del interior del cajón, se debe tener especial cuidado para que descienda en posición vertical sin experimentar desplazamientos.

roca

roca

Relleno

Cajón Cerrado

Cimentaciones mal diseñadas o construidas