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

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

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

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

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:

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 = 0.25A_aP_u

Donde P_u es la carga máxima de las columnas que amarre y A_a 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)Δ

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)

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:

V_u=P_u-σu*(a-d)*(m+d) por dentro

V_u=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:

v_u=V_u/b_od

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:

ΦP_n = 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.