FUNDACIONES

1. CONCEPTO DE FUNDACION

La cimentación es la parte estructural del edificio, encargada de transmitir las cargas al terreno, el cual es el único elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizaremos en función del mismo. Al mismo tiempo este no se encuentra todo a la misma profundidad por lo que eso será otro motivo que nos influye en la decisión de la elección de la cimentación adecuada.

La finalidad de la cimentación es sustentar estructuras garantizando la estabilidad y evitando daños a los materiales estructurales y no estructurales. Los problemas que se presentan en la cimentación de un edificio o una estructura pueden dividirse en:

Estudio del material que forma el terreno en que se construirá el edificio.

Estudio realizado en el laboratorio de mecánica de suelos.

Un cimiento es aquella parte de la estructura que recibe la carga de la construcción y la transmite al terreno por medio del ensanchamiento de su base. La base sobre la que descansa todo el edificio o construcción es lo que se le llama cimientos. Rara vez estos son naturales. Lo más común es que tengan que construirse bajo tierra. La profundidad y la anchura de los mismos se determinan por calculo, de acuerdo con las características del terreno, el material de que se construyen y la carga que han de sostener.

2. FUNDACIONES SUPERFICIALES2.1. Fundaciones superficiales en Suelos Arcillosos :

2.1.1. Comportamiento

En mecánica de suelos se define como arcilla a las partículas de cualquier sustancia inorgánica menores a 0,02 mm., tamaño para el cual empiezan a tener influencia las acciones fisicoquímicas. Los terrenos arcillosos son en principio, los

más peligrosos para cimentar. En ellos se pueden producir grandes asientos en un largo o aun larguisimo plazo de tiempo, y es en los que el conocimento de su comportamiento bajo cargas ha progresado más en los últimos años. Experimentalmente se determinó que el tiempo de asentamiento de los estratos arcillosos es proporcional al cuadrado de su espesor es decir, que si por ejemplo la fundación de un edificio descansa sobre un estrato de 2 metros de espesor y el asiento se produce en cuatro años, esta duración seria de 16 años si el espesor fuera de cuatro metros y de 100 años si el espesor fuera de diez metros. Si el espesor del estrato arcilloso es de muchos metros, hecho que se ha comprobado en algunos edificios famosos como el Duomo de Koenigsberg que 500 años despues de haber sufrido un cedimiento de 180 cm no ha llegado aún a su posición de equilibrio. Otro edificio conocide que ha sufrido el mismo fenómeno es la célebre Torre de Pisa, que recientemente ha sido consoliadada y reforzada en su cimentación. En este tipo de terrenos las pruebas de carga son inútiles para conocer su comportamiento.

Lo que más influye en la duración del asentamiento es el contenido de agua del estrato y su permeabilidad, así como la del terreno adyacente, pues si una arcilla con un elevado contenido de agua es sometida a una carga, su asentamiento instantáneo es casi nulo, ya que el agua ( que es incomprensible ) es quien soporta la carga. La presión hace que el agua trate de fluir desocupando los huecos que ocupa la arcilla, pero este fluir es lento y dificultado cuanto más impermeable es el estrato, por lo que se comprende que en terrenos de arcilla muy pura y gran espesor el equilibrio demore muchos años en ser alcanzado.

De lo dicho deducimos que puede cimentarse en terrenos arcillosos, pero cuidando que las cargas estén uniformemente repartidas en la planta del edificio, dando a las bases las dimensiones necesarias para que la carga por unidad de superficie sea la misma

 

2.2. Fundaciones superficiales en Suelos arenosos :2.2.1. Comportamiento

Se incluyen en esta categoría no solo los terrenos formados por partículas de tamaño superior a las partículas de arcilla, sino los que contengan cantidad o porcentajes de arcilla inferior al volumen de huecos que dejan las partículas de mayor tamaño, pues su comportamiento será como un suelo arenoso.

La aplicación de las cargas en estos terrenos produce rápidamente un asiento, que termina cuando se llega a la posición de equilibrio. Según las cargas a que están sometidos, son los asientos que se producen. Estos son inversamente proporcionales al tamaño del árido, aumentando con el árido de menor tamaño. No pueden darse datos ni resultados prácticos debido a la gran variabilidad de clases de terrenos que pueden presentarse, pero todos ellos son buenos para cimentar. En este tipo de terreno puede realizarse una prueba de carga, sobre la mayor superficie posible para conocer el asiento.

De lo anterior vemos que el comportamiento del suelo es complejo y no se puede manejar con una simple planilla como ocurre con los otros materiales. Toda estructura se divide en dos partes fundamentales, la que está sobre el suelo y la que está debajo del suelo, diferentes y que deben diseñarse razonamientos diferentes.

2.3. Capacidad de carga

La capacidad de carga va a depender de: Poseer resistencia como elemento estructural Transmitir al terreno las cargas con asientos tolerables para la estructura. No afectarse por la agresividad del terreno Estar protegida ante variaciones del entorno No causar daño a estructuras vecinas Determinar la presión de hundimiento del terreno Obtención de Q tr o Qadm con FS adecuado Reajustar dimensiones de la cimentación Cálculo de asientos esperables Modificar las dimensiones si los asientos no son admisibles

2.3.1. Teorías de la capacidad de carga de fundaciones superficiales

Terzaghi En Condiciones Drenadas

El suelo tiene comportamiento rígido - plástico ideal, por lo que no se consideran cambios volumétricos

El suelo bajo la fundación se considera como un medio semi - infinito, homogéneo e isótropo

La resistencia al corte del suelo se rige por el criterio de Mohr - Coulomb t = c + s tg f El estado de deformaciones es plano La falla de corte es general, en condiciones drenadas

Hipótesis relativas a la fundación:

La fundación es superficial La fundación es rígida en comparación al suelo de fundación, y su base tiene

la rugosidad suficiente para no permitir deslizamientos

Hipótesis Relativas al suelo sobre el sello de fundación:

El suelo sobre el sello de fundación no aporta resistencia al corte Desde el punto de vista mecánico actúa como una sobrecarga uniformemente

repartida al nivel del sello de fundación

SKEMPTON ( 1951 ) sugirió que Nc es un valor relacionado con :

Forma de la zapata Profundidad del sello de fundación y no independiente del valor B, como lo

dedujo Terzaghi

Otros métodos de análisis :Skempton ( 1951 ), Caquot y Kerisel ( 1953 ), Meyerhof ( 1951y 1963 ),De Beer y Landanyi ( 1961y 1967 ), Hansen ( 1961 ),Vesic ( 1970 ).

2.4. Parámetros para el diseño de fundaciones superficiales

Depende de: Naturaleza y Estratigrafía del suelo Propiedades de cada capa en zona de influencia de las fundaciones Condiciones de la napa

2.4.1. En suelos arenosos ( no cohesivos ): y t ; D.R. E, u ( obtenidos del ensayo Placa de carga ) ∅ ( obtenidos por correlaciones del CBR; Nspt; Ncpt; etc. )

2.4.2. En suelos finos ( no expansivos ) : y sat; y t • % w nat. Cu ( obtenido de ensayo CNC ) c’ y ∅ ‘ ( obtenidos del ensayo CD ) E, E’, u’ ( obtenidos de pruebas de carga ) Eu, Cc, Cv ( obtenidos del ensayo edométrico )

3. FUNDACIONES SOMETIDAS A CARGAS EXCENTRICAS

3.1. Fundaciones Sometidas A Cargas Excéntricas

Este tipo de fundaciones se presenta cuando la carga viene acompañada de un momento (caso de excentricidad virtual) o cuando la fundación es medianera y la columna no se puede apoyar en el centro de la fundación (caso de excentricidad real).

Ya habíamos encontrado una distribución de presiones para el caso de una excentricidad y concluimos que la dimensión mínima de la fundación para que no se presentaran esfuerzos de tracción en el suelo era de L=6*e donde e es la excentricidad. Esta condición la podemos mirar despejando e y nos queda que la excentricidad máxima es de L/6, o sea que la carga debe estar localizada en el tercio medio de la fundación para que no se presenten esfuerzos de tracción.

3.2. Parametros

Verificar datos de entrada Encontrar factor de carga Dimensionar pedestales de ambas fundaciones Encontrar el momento o la excentricidad de la carga

Encontrar cargas de reacción en zapata 1 y 2, note que lo que se suma en una también se resta en la otra. Usar ecuaciones vistas de acuerdo con el sentido de la excentricidad.

Encontrar área de contacto en las dos fundaciones y dimensionar la fundación siempre en múltiplos de 5 cm.

Verificar esfuerzos máximos transmitidos al suelo con el área real. Verificar esfuerzos cortantes como viga ancha para un espesor asumido, o de

la ecuación de cortante máximo despejar el d necesario. Comparar este d con el mínimo exigido por la norma

Verificar esfuerzos por punzonamiento. Si no da, aumentar d o aumentar pedestal y volver a verificar esfuerzos por punzonamiento. No hay necesidad de devolverse al paso 6 (por que?)

Encontrar momentos de diseño en las dos fundaciones Colocar refuerzo a las fundaciones Encontrar momentos y cortantes de diseño para la viga de fundación por

medio de las ecuaciones vistas o por diagramas de cuerpo libre. Diseñar estribos y refuerzo longitudinal en la viga

4. FUNDACIONES PROFUNDAS

4.1. Parámetros para fundaciones profundas:

Un tratamiento relativamente completo de los pilotes en la ingenieria de fundaciones es particularmente extenso, por los siguientes motivos:

Muy diversas funciones de los pilotes y formas de utilizarlo.

Gran variedad de equipos y procedimientos de instalación{on de los mismos.

Gran variedad de tipos de pilotes.

Diversos enfoques para determinar la capacidad de carga y los asentamiento de los pilotes.

Es, además, complejo por razón de:

Incidencia determinante del método constructivo de instalación{on en el comportamiento bajo carga de los pilotes.

Complejidad de los mecanismo de comportamiento del sistema suelo-pilote bajo carga, tanto para pilotes individuales como para grupos de pilotees.

Trascendencia de la interacción suelo-estructura en el análisis y diseño de fundaciones con pilotes.

Necesidad de usar método numéricos y programas de computador para el diseño final

4.2. Pruebas de las fundaciones profundas

Es común encontrar que la parte consagrada a los pilotes en la literatura sobre el tema es especialmente extensa, o que se le dedican tratados completos, seguramente con el propósito de reunir en un solo volumen la información básica necesaria para el proceso de selección, análisis y diseño de estas fundaciones. Típicamente, el tratamiento completo de fundaciones con pilotes comprende:

1. Investigaciones del subsuelo para fundaciones con pilotes.

2. Descripción de tipos y materiales de los pilotes y de la selección de los mismos.

3. Equipos y métodos de instalación de los pilotes.

4. Análisis y diseño de fundaciones con pilotes individuales o en grupos, bajo cargas verticales.

5. Análisis y diseño de fundaciones con pilotes individuales o en grupos bajo cargas laterales.

6. Análisis y diseño de placas reforzadas con pilotes.

7. Fundaciones con pilotes bajo cargas dinámicas.

8. Ensayos de carga sobre pilotes.

9. Pruebas de integridad de pilotes.

10. Problemas constructivos en pilotajes.

5. CLASIFICACION DE LAS FUNDACIONES.

Las distintas o diferentes tipo de fundaciones se clasifican desde el punto de vista constructivo en dos tipos, de las siguientes formas:

Fundaciones Superficiales: Zapatas aisladas. zapatas atirantadas. zapatas y vigas de fundación. zapatas corridas. Losas de espesor constante. Losas con capiteles. Losas nervadas. Losas flotantes. Fundaciones Profundas: Pilotes prefabricados. Pilotes in situ.

5.1. Fundaciones Superficiales.

1.- Zapatas.

Las zapatas “ cimentaciones en zonas aisladas de la estructura “ son los tipos mas utilizados y se utilizan cuando el terreno tiene en su superficie una resistencia media o alta con respecto a las cargas de la estructura.

Es homogénea como para ser afectadas por asentamientos diferenciales entre las distintas partes.

ZAPATAS AISLADAS.

Son de carácter puntual, generalmente están constituidas por dados de hormigón de planta cuadrada. Las fundaciones de zapata en general constituyen los tipos más usados tanto por su economía como por su sencillez de construcción.

ZAPATAS ATIRANTADAS.

Son de carácter puntual y trabajan de forma independiente, pero se encuentran unidas por una cadena apoyada al terreno la cual se diseña para evitar el movimiento horizontal relativo entre zapatas aisladas o para unir una zapata aislada a una función corrida.

ZAPATAS Y VIGAS DE FUNDACIÓN.

La viga de fundación es un elemento estructural que permite tomar las cargas de muro y transmitirlas a zapatas aisladas. Puede haber varias razones para querer diseñar zapatas con vigas de fundación.

Por ejemplo:

Como una forma de ahorrar en comparación a la alternativa de zapata corrida. En algunos casos es conveniente hacer que el peso de los muros descanse sobre la zapata para aumentar las cargas horizontal y equilibrar momentos descompensados en el apoyo.

ZAPATAS CORRIDAS.

Cuando se trate de pilares alineados muy próximos a muros, o de equilibrar cargas excéntricas sobre las zapatas contiguas, se considera directamente el empleo de una zapata continua o zapata corrida.

2.- LOSAS.

Las losas “ cimentación sobre toda la superficie de la estructura “ se emplean en terrenos menos resistentes o menos homogéneos o bajo estructuras menos resistentes.

Con ellas se aumenta la superficie de contacto y se reducen los asentamientos diferenciales. Puede decirse de forma aproximadamente que la losa es más económica que las zapatas si la superficie total de estas es superior a la mitad de la superficie cubierta por el edificio, debido al menor espesor de hormigón y cuantía de armaduras, a una excavación más sencilla y un ahorro de encofrados.

LOSAS DE ESPESOR CONSTANTE.

Tiene la ventaja de su gran sencillez de ejecución. Si las cargas y las luces no son importantes el ahorro de encofrados puede compensar el mayor volumen de hormigón necesario.

LOSAS CON CAPITELES.

Se utilizan para aumentar el espesor bajo los pilares y mejorar la resistencia a flexión y cortante. Los capiteles pueden ser superiores o inferiores teniendo estos últimos la ventaja de realizarse sobre la excavación y dejar plana la superficie del sótano.

LOSAS NERVADAS.

Con nervios principales bajos los pilares y otros segundarios los nervios pueden ser superiores o inferiores, en el caso de nervios superiores el encofrado es mas complicado, y suele ser necesario el empleo de un relleno de aglomerado ligero y un solado independiente para dejar plana la superficie superior.

Los nervios inferiores pueden hacerse sobre la excavación.

LOSAS FLOTANTES

Cuando es necesario construir estructuras muy sensibles a asentamientos en terrenos pobres puede recurrirse a fundaciones de loza flotante. La fundación debe hacerse de dimensiones tales que el peso del volumen de tierra removida sea similar a la carga producto del peso de la estructura. En esta forma las condiciones de carga en la superficie del terreno de fundación no han sido teóricamente modificadas por la construcción, de modo que será razonable suponer que los asentamientos serán bajos o nulos.

5.2. FUNDACIONES PROFUNDAS.

3.-PILOTES.

Pieza larga a modo de estaca, de madera, hierro y hormigón armado, que se hinca en el terreno, bien para soportar una carga, transmitiéndola a capas inferiores más resistentes, bien para comprimir y aumentar la compacidad de las capas de tierra subyacentes.

PILOTAJES.

Un pilotaje es una cimentación constituida por una zapata o encepado que se apoya sobre un grupo de pilote o columnas que se introducen profundamente en el terreno para transmitir su carga al mismo.

Los pilotajes se emplean cuando el terreno resistente esta a profundidades de los 5 o 6 mtrs; cuando el terreno es poco consistente hasta una gran profundidad; cuando existe gran cantidad de agua en el mismo; y cuando hay que resistir acciones horizontales de cierta importancia.

PILOTES PREFABRICADOS.

Estos se hincan en el terreno mediante maquinas del tipo martillo. Son relativamente caros ya que deben ir fuertemente armados para resistir los esfuerzos que se producen en su transporte, izado e hinca. Pueden originar perturbaciones en el terreno y en las estructuras próximas durante su hinca, tienen la ventaja de que la hinca constituye una buena prueba de carga.

PILOTES MOLDEADO IN SITU

Estos se realizan en perforaciones practicadas previamente mediante sondas de tipo rotativo. Generalmente son de mayor diámetro que los prefabricados y resisten mayores cargas.

ENCEPADOS.

Los encepados constituyen piezas prismáticas de hormigón armado que trasmiten y reparten la carga de los soportes o muros a los grupos de pilotes. Como en la actualidad se emplean generalmente pilotes de diámetro grande por razones económicas él numero de pilotes por cada encepado no suele ser muy elevado.

BIBLIOGRAFÍA

Paginas wed consultadas:

http://html.rincondelvago.com/tipos-de-fundaciones_superficiales-y-profundas.html

http://apuntes.rincondelvago.com/tipos-de-fundaciones_superficiales-y-profundas.html

http://ingenieriacivilapuntes.blogspot.com/2009/06/tipos-de-fundaciones.html

http://www.google.co.ve/search?q=tipos+de+fundaciones&hl=es&biw=1345&bih=497&rlz=1W1ACAW_esVE365VE365&prmd=ivns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=-9ylTZvmF-rL0QHLjN39CA&ved=0CFUQsAQ

INTRODUCCION

El cálculo de edificaciones se basa más que todo en la estructura en sí. Cuando se habla de estructura nos referimos a los elementos de soporte y carga, que son las vigas, columnas, y en este ramo también incluimos las cimentaciones o fundaciones.

Cuando se calculan las losas, vigas y columnas, todo ese peso procede a ser distribuido hacia el suelo que a fin de cuentas es el que soporta todo el peso de la edificación u obra que se realice.

La forma en la que distribuimos el peso de forma equitativa o más bien de forma adecuada al suelo es por medio de las cimentaciones o fundaciones. Éstas tienen la función de soportar y transferir la carga de la estructura al suelo.

Debido a ello es importante el correcto cálculo de la estructura en sí como de la fundación, pues ésta es la que, al distribuir el peso al suelo, mantendrá estabilidad y le dará el soporte adecuado a la hora de un sismo de acuerdo a la escala de evaluación de cada región.

CONCLUSION

El cálculo de fundaciones no se basa solo en la distribución del peso de la estructura al suelo, ésta trabaja de acuerdo al mismo suelo, es por ello que es importante un estudio de suelos previo al cálculo de la estructura para saber con qué se está lidiando.

Debido al peso de la estructura, se produce el asentamiento, que tiene que tomarse en cuenta puesto que éste es muy diferente dependiendo del tipo de terreno, ya que cada terreno tiene una densidad y otras propiedades que los hacen variar.

Cuando calculamos tomando el tipo de suelo y sus propiedades en cuenta, estamos asegurando de que la estructura tenga el mejor soporte y que esta misma tenga una vida útil mayor.

Dicho esto cabe destacar que como base, la cimentación debe ser altamente cuidadosa para ser calculada, ya que es lo que soportará la estructura a construir.

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR

I.U.P. “SANTIAGO MARIÑO”

INGENIERIA CIVIL

INTEGRANTES:

AYOUB ALÍ C.I. 19.232.439

ROJAS ABRAHAN C.I. 17.897.238

MOYA OSCAR C.I. 19.682.457

PORLAMAR ABRIL, 2011