Ingenieria Civil (apuntes)

Apuntes de ingenieria civil, de carreteras y mucho mas

Clasificación de las cimentaciones – Pozos de cimentacion

Clasificación de las cimentaciones – Pozos de cimentacion

c) Pozos de cimentación

Solución intermedia entre las cimentaciones superficiales y las cimentaciones a base de pilotes. Su empleo puede resultar interesante en aquellos casos en que la cota del terreno en que éste adquiere la resistencia necesaria para cimentar se encuentra a niveles intermedios.


A modo de orientación, y en ausencia de otros factores que podrían resultar determinantes, según las condiciones específicas de la obra en cuestión, en la siguiente tabla se indica el tipo de cimentación adecuada, en función de la cota en que el terreno adquiere la resistencia necesaria para situar el plano de la cimentación.

Tabla: Tipo de cimentación adecuada según la cota de cimentación

Tipo de cimentación

Profundidad del plano de cimentación

Superficial

0-4 m

Pozos de cimentación

4-6 m

Pilotes

> 6 m

Clasificación de las cimentaciones – Cimentaciones profundas

Clasificación de las cimentaciones – Cimentaciones profundas

b) Cimentaciones profundas

Se construyen empleando pilotes de cimentación (Ver figura siguiente). Se adopta ésta solución cuando el terreno adecuado para cimentar se encuentra a cotas profundas, caso en el que la excavación necesaria para una cimentación a base de zapatas o losas sería antieconómica y dificultosa.

Clasificación de las cimentaciones – Cimentaciones superficiales II

Clasificación de las cimentaciones – Cimentaciones superficiales II

Losas:

A título general, podría decirse que sería la solución adecuada, desde el punto de vista económico, para una cimentación superficial, cuando la superficie necesaria de zapatas supere el 50 % de la superficie en planta que ocupa la estructura (mayor facilidad de ejecución, menos encofrados, excavación menos dificultosa, etc.). Se emplean cuando las cargas transmitidas al terreno con respecto a la planta a cimentar son elevadas (grandes silos, depósitos elevados, etc.), cuando la cimentación se encuentra por debajo del nivel freático, cuando la resistencia del terreno es baja, cuando las estructuras son poco deformables con objeto de disminuir los asientos diferenciales en terrenos poco homogéneos, etc.


Clasificación de las cimentaciones – Cimentaciones superficiales I

Clasificación de las cimentaciones – Cimentaciones superficiales I

Las cimentaciones se clasifican en:

a) Superficiales (zapatas y losas) y

b) Profundas (pilotes)

Entre ambos casos se podría considerar una solución intermedia que serían los pozos de cimentación.

a) Cimentaciones superficiales

Resultan adecuadas para cimentar en zonas en que el terreno presente unas cualidades adecuadas en cotas superficiales, es decir, en zonas próximas a la parte inferior de la estructura.

Las cimentaciones superficiales se clasifican en zapatas y losas.

Zapatas:

Es el tipo de cimentación superficial más común. Se emplean cuando el terreno alcanza a cotas poco profundas la resistencia adecuada en relación a las cargas a transmitir y además es lo suficientemente homogéneo como para que no sean de temer asientos diferenciales.

Cimentaciones superficiales - Cimientos

Cimentaciones superficiales - Cimientos

Introducción

¿Qué son los cimientos?

Los cimientos son los responsables de transmitir las cargas de las diferentes estructuras al terreno.

Por lo general se construyen de hormigón armado, salvo obras de tamaño pequeño, en las que puede ser más rentable emplear hormigón en masa.

Todo proyecto de cimentación debe incluir un Estudio Geotécnico (estudio de las características del terreno) ya que la cimentación es la encargada de garantizar la estabilidad de la estructura que soporta a lo largo de la vida útil de la misma.

A partir del Estudio Geotécnico se podrá conocer las propiedades del suelo (tensión admisible del terreno a las distintas cotas en Kg/cm2, densidad de la tierra, profundidad del nivel freático, posible asiento, ángulo de rozamiento del terreno, cohesión aparente, expansividad, etc.)

Así, para la elección del tipo de cimentación, debe tenerse en cuenta, por una parte, la estructura que soporta, y por otra, las características del terreno en que se sitúa, teniendo en cuenta que una vez alcanzado un nivel de seguridad adecuado para la misma, ésta debe de ser lo más económica posible.

Además, se debe garantizar que la cimentación tenga una durabilidad adecuada, ya que al tratarse de estructuras enterradas, la detección de deficiencias así como las posibles medidas de actuación para corregir éstas deficiencias resultan complicadas.

Se debe prevenir, por tanto, que la cimentación se vea afectada por la posible agresividad del terreno, así mismo, debe estar protegidas de las acciones físicas y a las modificaciones naturales o artificiales del terreno (heladas, cambios de volumen, variaciones del nivel freático, excavaciones próximas, etc.).

Fundaciones – Zapatas - vigas de amarre

Fundaciones – Zapatas - vigas de amarre:

Vigas de amarre:

Todas las zapatas aisladas deben estar amarradas por un sistema de vigas a nivel de fundación para garantizar el comportamiento integral de la estructura. Estas vigas se diseñan para una carga a tensión o compresión igual a:

F = 0.25AaPu

Donde Pu es la carga máxima de las columnas que amarre y Aa es la aceleración sísmica de diseño.

Las dimensiones mínimas de estas vigas están dadas por: L/20 para DES, L/30 para DMO, L/40 para DMI.

Además de resistir las fuerzas mencionadas, la viga de amarre también debe soportar los momentos producidos por asentamientos diferenciales:

M = (6EI/L2

Metodología para el diseño de zapatas aisladas

La metodología a seguir para el diseño de zapatas aisladas es:

  1. Verificar datos de entrada
  2. Encontrar factor de carga
  3. Dimensionar pedestal
  4. Encontrar área de contacto restándole al esfuerzo admisible del suelo el peso propio y el peso del suelo encima de la fundación. Este peso se puede calcular como una densidad equivalente suelo concreto por la altura de desplante de la zapata. Dimensionar la fundación siempre en múltiplos de 5 cm.
  5. Verificar esfuerzos máximos ya con los datos de peso propio y suelo encima reales.
  6. 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.
  7. Verificar esfuerzos por punzonamiento. Si no da, aumentar d o aumentar pedestal y volver a verificar esfuerzos por punzonamiento. No hay necesidad de volver al paso 6.
  8. Verificar esfuerzos de contacto
  9. Encontrar momentos
  10. Colocar refuerzo

Fundaciones – Zapatas - Diseño a cortante (Tercera parte)

Fundaciones – Zapatas - Diseño a cortante (Tercera parte)

Para calcular la carga cortante se puede aplicar la estática (sumatoria de fuerzas verticales) por dentro de la sección crítica o por fuera de la sección crítica:

Vu=Pu-σu*(a-d)*(m+d) por dentro

Vu=σu*((b-L)*(a+d)*(m+d)) por fuera

Ambas ecuaciones dan el mismo valor de fuerza cortante. Esta fuerza se debe convertir a esfuerzos para compararlo con las ecuaciones anteriores:

vu=Vu/bod

Debido a que en alguna de las ecuaciones está involucrado d, entonces el proceso de encontrar este espesor mínimo para no colocar estribos es iterativo. Por lo general se encuentra por la primera ecuación y se verifica para las otras dos.

Se puede también variar las dimensiones del pedestal para aumentar el perímetro b0 y por ende disminuir los esfuerzos de corte si no se quiere aumentar el espesor de la fundación. Hay ocasiones en que esta medida es más económica.

Falla por aplastamiento o esfuerzos de contacto entre columna o pedestal y fundación:

ΦPn = 0.85ΦfcA1(A2/A1)1/2

Φ=0.70

A1 = Área de la columna

A2 = Área de apoyo

El área de apoyo A2 se mide como una proyección del área de la columna dentro de la fundación con pendientes de proyección 2 horizontal por 1 vertical.

Fundaciones – Zapatas - Diseño a cortante (Segunda parte)

Fundaciones – Zapatas - Diseño a cortante (Segunda parte)

Esfuerzos máximos por punzonamiento:

Será igual a: 0.85*(f’c)1/2/3 MPa

En el caso de columnas rectangulares con relación de lado largo a lado corto mayor que 2:

Β =Llargo/Lcorto >= 2

Se disminuye esta resistencia a:

0.85*(f’c)1/2/5 * (1+(2/β))

También las investigaciones han arrojado que la resistencia a cortante por punzonamiento depende de la relación b0/d, según esto se debe verificar que este esfuerzo no pase de:

0.85*(f’c)1/2/5 * (1+(αsd/2b0))

Donde:

αs= 40 para columnas interiores

αs= 30 para columnas de borde

αs= 20 para columnas de esquina

En estas ecuaciones b0 es el perímetro de la sección crítica de cortante por punzonamiento, y la fuerza cortante a comparar se calcula dentro de ese perímetro.

Fundaciones – Zapatas - Diseño a cortante (Primera parte)

Fundaciones – Zapatas - Diseño a cortante (Primera parte)

Diseño a cortante:

Se podría decir que la capacidad de las fundaciones está regida por los esfuerzos cortantes.

Se conocen dos tipos de cortante críticos:

  • Cortante de acción como viga y
  • Cortante de punzonamiento.

Cortante de acción como viga.

Este cortante es semejante al de una viga de concreto, su falla produce gritas de tensión diagonal en las proximidades de los apoyos. Para una zapata se podría decir que ella misma es una viga ancha apoyada en la columna.

Al igual que una viga, este cortante se verifica a una distancia”d” de la cara del apoyo y los esfuerzos máximos están dados por

0.85*(f’c)1/2/5 en MPa y 0.85*0.53*(f’c)1/2 en Kgf/cm².

Cortante por punzonamiento:

Esta falla se produce con una grieta diagonal formando una superficie de cono o pirámide alrededor de la columna. La inclinación de estas grietas varía de 20 grados a 45 grados.

La sección crítica para evaluar el cortante se toma a una distancia igual a “d/2” de la cara de la columna o pedestal. Debido a la presencia de esfuerzos de compresión por flexión en esta zona se ha descubierto que los esfuerzos cortantes son mayores que los de acción como viga.

Fundaciones – Zapatas - Diseño a flexión

Fundaciones – Zapatas - Diseño a flexión

Diseño a flexión

Los momentos máximos se encuentran en el borde de la columna o pedestal.

Se toman los momentos en ambos sentidos con el valor total de la carga uniformemente distribuida. Se debe aclarar que la fundación es como una losa apoyada sobre columnas y que para diseñarla en ambas direcciones se tiene en cuenta el 100 % de la carga.

MB= σ último * área * brazo = σ último * B * (L-a)/2 * (L-a)/(2*2) = σ último * B * ((L-a)/2)2 / 2

El momento en el otro sentido se calcula de la misma manera. Nótese que estos momentos están calculados para todo el ancho de la zapata por lo tanto cuando calcule el refuerzo el ancho que se debe tomar como dato es el mismo utilizado en la anterior ecuación. Otra forma de calculo es por ancho unitario, en ese caso no se multiplica por B en la ecuación anterior.

Refuerzo a colocar:

Con los momentos se calcula el refuerzo necesario para atender los esfuerzos de flexión, cabe aclarar que la cuantía mínima que rige para zapatas es de 0.0018 al igual que para losas en dos direcciones. Este refuerzo se coloca en dos capas de refuerzo perpendiculares entre sí y con sus barras uniformemente repartidas, se debe tener en cuenta que los momentos máximos son en la cara de la columna o pedestal y que en este punto el refuerzo debe cumplir con la longitud de desarrollo.

Para zapatas rectangulares el refuerzo en el sentido corto de la fundación se debe distribuir de tal manera que se concentre una mayor parte de este en la zona de columna (semejante a la franja de columnas en una losa que trabaja en dos direcciones). La proporción en que se reparte este refuerzo está dada por:

(Refuerzo ancho de banda / Refuerzo total) = 2/ (β+1)

Donde β es la relación entre el lado largo y el lado corto de la fundación y el ancho de banda se considera igual a la longitud del lado corto de la fundación.

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Octava parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Octava parte)

Grietas Tipo Piel de Cocodrilo (G-C)

Son grietas interconectadas formando una red de diferentes tamaños, geométricamente similares a la piel de un cocodrilo.

Pueden deberse a fatiga del pavimento.

Tabla de Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm hasta 10 mm de ancho sin peladuras.

Moderada: De 11 mm hasta 25 mm de ancho, con algunas evidencias de peladuras o grietas peladas sobre una cantidad sustancial del área afectada.

Severa: Grietas severamente peladas o descascaradas de más de 26 mm de ancho.

Extensión - % de la longitud de la vía afectada

Menor: Menos del 25%

Intermedia: De 25% a 50%

Mayor: Más del 50%

Denominación Típica

G.C.2.2. Grieta tipo piel de cocodrilo, de menos de 11 a 25 mm de ancho, afectando del 25 al 50% de la longitud de la vía que está siendo evaluada.

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Séptima parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Séptima parte)

Grietas Sinuosas (G-S)

Son grietas que discurren en forma sinuosa como una serpiente a través de la línea del tránsito y generalmente ocurren a partir de una grieta transversal.

Pueden ser debidas a los asentamientos de una sub-rasante inestable, a problemas de drenaje o por falla de los rellenos en las zanjas de servicios.

Severidad - Apariencia

Ligera: Menos de 1 mm de ancho

Moderada: De 1 mm a 25 mm

Severa: > 25 mm de ancho con astillamiento o desnivel

Extensión - % de la longitud de la vía afectada

Menor: Menos del 25%

Intermedia: De 25% a 50%

Mayor: Más del 50%

Denominación Típica

G-S.1.1. Grieta sinuosa, de menos de 1 mm de ancho, afectando menos del 25% de la longitud de la vía que está siendo evaluada.

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Sexta parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Sexta parte)

Grietas en los extremos de los pasadores

Cercanas al extremo de los pasadores o dowels. Pueden deberse a mala ubicación de los pasadores, a su movimiento durante el proceso constructivo, o a un mal funcionamiento de los casquetes aislantes.

Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm a 10 mm de ancho, sin astillamiento o desnivel, hasta un muy ligero astillamiento o desnivel.

Moderada: De 11 mm a 25 mm de ancho con ligero a notorio astillamiento o desnivel.

Severa: De más de 25 mm de ancho con astillamiento, desnivel y detritos atrapados en ellas.

Extensión - % de juntas afectadas por kilómetro

Menor: Menos del 25%

Intermedia: De 25% a 50%

Mayor: Más del 50%

Denominación Típica

G-P-1.3. Grieta en el extremo de los pasadores, de menos de 1 mm hasta 10 mm de ancho, sin astillamiento y/o desnivel hasta un ligero astillamiento y/o desnivel y afectando más del 50% del total de juntas por cada kilómetro de la vía que está siendo evaluada.

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Quinta parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Quinta parte)

Grietas de Borde (G - B)

Son grietas curvadas que se extienden desde una junta o grieta transversal hasta el borde del pavimento, abarcando generalmente una longitud de 0.50 a 0.75 m. en el arco hacia el interior del pavimento y cubriendo una longitud de 4 a 5 m de extremo a extremo.

Pueden deberse a humedecimiento excesivo en el borde del pavimento sumado a exceso de cargas.

Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm a 10 mm de ancho

Moderada: De 10 mm a 25 mm de ancho

Severa: De más de 25 mm de ancho con astillamiento

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Cuarta parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Cuarta parte)

Grietas en Esquina (G-E)

Son aquellas ubicadas en las esquinas formando un triángulo con un borde o junta longitudinal y una junta o grieta transversal. El tamaño del triángulo así formado es generalmente de 0.3 m. (1 pie) y con pocas excepciones no mayor de 0.60 m. (2 pies).

Pueden deberse a soporte insuficiente de la sub-rasante o la concentración de esfuerzos debidos a movimientos de la losa por acción de la temperatura.

Algunas se extienden en todo el espesor de la losa y otras comienzan en la superficie y progresan en ángulo hacia la junta.

Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm a 10 mm de ancho

Moderada: De 11 mm a 25 mm de ancho

Severa: De más de 25 mm de ancho con astillamiento o desnivel

Extensión - % de paños afectados

Menor: Menos de 25%

Intermedia: De 25% a 80%

Mayor: Más de 80%

Denominación Típica

G-E.2.2. Grieta en esquina de 1 a 10 mm de ancho, afectando del 26 al 80% de los paños de la vía que está siendo evaluada.


Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Tercera parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Tercera parte)

Grietas Diagonales (G-D)

Son aquellas que siguen un curso aproximadamente diagonal a la línea central de la vía. Pueden deberse a falta de soporte de la sub-rasante o calidades diferentes de sub-rasantes.

Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm a 10 mm de ancho

Moderada: De 11 mm a 25 mm de ancho.

Severa: De más de 25 mm de ancho con astillamiento y/o desnivel.

Extensión - % de paños afectados

Menor: Menos del 25%

Intermedia: De 25% a 50%

Mayor: Más del 50%

Denominación Típica

G-D 2.3 Grieta diagonal de 11 a 25 mm de ancho, presentando astillamiento y desnivel en más del 50% de los paños de la vía que está siendo evaluada.

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Segunda parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Segunda parte)

Grietas Transversales (G-T)

Son aquellas que siguen un curso aproximadamente en ángulo con la línea central del pavimento. Pueden deberse a largos de paño excesivos (omisión o mala ejecución de las juntas transversales), bajo soporte de la sub-rasante o cargas excesivas. Normalmente están asociadas con el espaciamiento entre juntas, en cuyo caso se desarrollan en la parte media de la losa.

Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm a 10 mm de ancho, sin astillamiento o desnivel, hasta un muy ligero astillamiento o desnivel.

Moderada: Grietas simples o múltiples de 11 mm a 25 mm de ancho con ligero a notorio astillamiento o desnivel.

Severa: Grietas simples o múltiples de más de 25 mm de ancho con astillamiento, desnivel y detritos atrapados en ellas.

Extensión - % del ancho de vía afectada

Menor:Menos del 25%

Intermedia: De 25% a 50%

Mayor: Más del 50%

Denominación Típica

G-T. 1.1. Grieta transversal de 1 a 10 mm de ancho, sin astillamiento y desnivel o con un muy ligero astillamiento y desnivel, cuya extensión cubre menos del 25% del ancho de la vía que está siendo evaluada.


Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Primera parte)

Fallas en pavimentos – Grietas y agrietamientos tipos y denominaciones (Primera parte)

Grietas y agrietamientos- Tipos y Denominaciones

El agrietamiento es definido como una separación de las losas de un pavimento en dos o más partes debido a las grietas.

Las grietas pueden definirse por su origen, su orientación respecto del eje de la vía, su ubicación dentro de la losa y su forma.

Al tamaño de su abertura y a la cantidad de grietas por unidad de área se les denomina severidad y extensión, respectivamente.

Grietas Longitudinales (G-L)

Son aquellas que siguen un curso aproximadamente paralelo a la línea central del pavimento.

Pueden deberse a anchos de vía excesivos omisión o mala ejecución de la(s) junta(s) longitudinal(es), contracción lateral, o inadecuada capacidad de soporte de las capas inferiores.

Severidad - Apariencia

Ligera: De menos de 1 mm a 10 mm de ancho

Moderada: De 11 mm a 25 mm de ancho

Severa: De más de 25 mm de ancho con astillamiento y/o desnivel.

Extensión - % de la longitud de vía afectada

Menor: Menos del 25%

Intermedia: De 25% a 50%

Mayor: Más del 50%

Denominación Típica

G-L.3.3 Grieta longitudinal de más de 25 mm de ancho, presentando astillamiento y desnivel y cuya extensión cubre más del 50% de la longitud de la vía que está siendo evaluada.

Fundaciones – Zapatas (Quinta parte)

Fundaciones – Zapatas (Quinta parte)

Control de resistencia de la fundación

Para el diseño de cualquier tipo de estructura lo primero que se tiene que hacer es dibujar su diagrama de cuerpo libre y determinar los posibles tipos de falla que se pueden presentar.

En la figura de abajo se muestra una estructura sometida a cargas verticales donde se debe cumplir que la sumatoria de fuerzas es igual a cero. Las fuerzas por peso propio y peso del suelo sobre la fundación vemos que son uniformes en toda el área por lo tanto no producen flexión ni cortante, de ahí que se desprecie estas fuerzas para el diseño de la fundación.

Si se volteara el dibujo la fundación quedaría como una losa apoyada sobre una única columna y sometida a unas fuerzas que son la presión del suelo sobre la fundación debidas a las cargas de la superestructura.

Se muestra la deformada exagerada de la fundación, note que son voladizos en cada sentido. Esta estructura fallará por esfuerzos de flexión, de cortante y por aplastamiento. Recuérdese que el concreto se diseña para cargas últimas por lo tanto se halla el σ último sobre el suelo.

σ último = Pu/area

Donde Pu corresponde solamente a las cargas de la columna

Fundaciones – Zapatas (Cuarta parte)

Fundaciones – Zapatas (Cuarta parte)

B: Volcamiento:

Este tipo de falla se presenta cuando la carga a transmitir al suelo viene acompañada de momentos o es excéntrica con respecto a la fundación y el suelo es compresible. En los textos no se encuentra un parámetro que controle directamente este tipo de falla debido a que siempre prevalece el criterio de no admitir tensiones en el suelo. Este criterio, aunque aparentemente controlaría la rotación de la fundación, no es suficiente para asegurar este tipo de falla. Una recomendación puede ser el verificar de todas maneras la estabilidad de la fundación por medio de un factor de seguridad al volcamiento.

Se determina el área de contacto y se calcula el factor de seguridad al volcamiento.

FS volcamiento >0 1.5

FS volcamiento = momentos resistentes/momentos actuantes

Estos momentos se toman con respecto al punto con el cual se espera que rote la fundación en el estado mas critico o sea cuando es inminente la rotación y todas las reacciones del suelo se concentran en un solo punto. En el diagrama de cuerpo libre indicado podemos verificar que quien controla el volcamiento no es el suelo sino las fuerzas restauradoras o estabilizadoras: carga axial, peso propio, peso del lleno sobre la fundación, cargas de otros elementos estabilizadores como muertos en concreto, acción de vigas de fundación, etc.

Se puede concluir que los determinantes del área de la fundación, son las presiones de contacto con el suelo. De se pasa a dimensionar la altura y diseñar la fundación para que no presente falla estructural.

Fundaciones – Zapatas (Tercera parte)

Fundaciones – Zapatas (Tercera parte)

En el caso de tener cargas acompañadas de momentos provenientes de la superestructura, la presión de contacto no se ejerce de una manera uniforme sino que presentará un valor máximo para el lado del momento y un valor mínimo para el otro lado.





Recordando la ecuación de esfuerzos dados por flexión en una viga y sumando estos esfuerzos a los axiales se tiene:

Presión de contacto = esfuerzo suelo = (P(cargas)/Area)+(Mc/l) <= esfuerzo admisible del suelo

Para fundaciones rectangulares esta ecuación se convierte en:

Sigma suelo = P/A(1+6e/L)

Donde:

e= M/P = excentricidad de la carga

L = Longitud de la fundación en el sentido del momento

En el caso de que la fundación esté sometida a momentos biaxiales (en ambas direcciones) esta ecuación de esfuerzos sería:

Sigma suelo = P/A+(Mxçx/lx)+(Mycy/ly)=P/A(1+(6ex/lx)+(6ey/ly))

En estas condiciones se hace mas difícil encontrar el área ya que Lx y Ly son las dimensiones de la fundación en ambos sentidos. La forma de proceder es verificar la excentricidad máxima permitida para que no se presenten esfuerzos de tensión en el suelo y además verificar que los esfuerzos máximos, que siempre se presentarán en una esquina, no sobrepasen el esfuerzo admisible del suelo.

Con esta recomendación se despejaría e para un valor de σ mínimo igual a cero.

(1+6e/L)=0 emax =L/6

Si se conoce e, se puede determinar L mínimo y de ahí el ancho de la fundación con el máximo permisible del suelo.

Fundaciones – Zapatas (Segunda parte)

Fundaciones – Zapatas (Segunda parte)

Como se vio en los estados límites, se debe controlar tanto la falla del suelo como la de la estructura de la fundación.

Control de resistencia del suelo:

En cuanto al suelo debemos verificar presión de contacto y volcamiento.

A. Presión de contacto:

Se debe verificar que los esfuerzos trasmitidos al terreno no sobrepasen el esfuerzo admisible del suelo. Se debe cumplir la siguiente relación:

Esfuerzo admisible del suelo (sigma admisible del suelo) >= presión transmitida por la fundación

Se sabe que el esfuerzo o en este caso la presión de contacto, esta dada por una carga dividida por el área en que ella actúa.

Presión de contacto = P/A

Si la carga es transmitida por la estructura y corresponde a un valor de análisis, el único parámetro que se podría manejar para controlar la presión de contacto sería el área de contacto A.

Esfuerzo admisible del suelo >= P/A

Despejando el área de contacto necesaria para cumplir con la condición, se tendrá:

Área de contacto = (Cargas de la estructura + W Propio de la fundación + W del suelo sobre la fundación) / esfuerzo admisible del suelo

Nótese que el esfuerzo admisible del suelo es un esfuerzo de trabajo, es decir, es el esfuerzo último dividido por un factor de seguridad que puede oscilar entre 2 y 3, dependiendo de la combinación de carga analizada, por lo tanto las cargas de la estructura que se deben tener en cuenta en esta ecuación corresponden a cargas de servicio (no factoradas). Se insiste en que el esfuerzo admisible del suelo no es único y depende de la condición de carga analizada.

Una vez determinada el área de contacto se procede a encontrar las dimensiones de la fundación. Si es cuadrada simplemente se encuentra la raíz cuadrada y si es rectangular (para el caso de que no quepa cuadrada) se asume una dimensión y se encuentra la otra, nunca una dimensión mayor que dos veces la otra dimensión (igual que una losa que trabaja en dos direcciones).

Fundaciones – Zapatas (Primera parte)

Fundaciones – Zapatas (Primera parte)

Zapatas

Para el diseño de una zapata suponemos que la fundación es totalmente rígida y que por lo tanto ella no se deforma al transmitir las cargas al suelo. Esta suposición lleva a considerar que el esquema de presiones que se transmite sobre el suelo es uniforme sin importar el tipo de suelo sobre el cual se funda lo cual no es del todo cierto. Se sabe que la forma de presiones depende del tipo de suelo (ver la Figura 2) pero estas variaciones se pueden ignorar considerando que a cuantificación numérica de ellas es incierta y porque su influencia en las fuerzas y momentos de diseño de la zapata son mínimas:

Figura 2: Diagramas de presión

Recientes

Anuncios

Articulos populares

APUNTES DE INGENIERIA CIVIL, HIDRAULICA, ESTRUCTURAL

Con la tecnología de Blogger.

Ingenieria Civil

En este blog encontrarás apuntes, material de estudio y todo lo referido a la ingenieria civil

Blogs de interés

Archivo del blog

Siguen el blog