LECCION - 1.pptx
- 1. Introducción La cimentación es una parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno, antes de profundizar en el tema, quiero enfatizar en la importancia que tiene el suelo como material y parte de toda la estructura, muy recomendable la coordinación de los diseños tanto geotécnicos como estructurales, y un buen balance es lo esencial para la estabilidad de toda estructura. Las estructuras se apoyan en el terreno, por lo que esto pasa a conformar una parte más de la misma, sabemos que el terreno por sus condiciones naturales, presenta menos resistencia y mayor deformación que el resto de la estructura, debido a ello se deben implantar algunos complementos, usando elementos estructurales que ayuden a repartir toda la carga al terreno, de una manera adecuada y coherente para que el suelo no se deforme al superar su resistencia puntual. Las cimentaciones deben ser dimensionadas dependiendo de la capacidad portante del terreno, un ejemplo podría ser el incremento en el área de apoyo de las zapatas y de las cargas de la estructura, todo esto dependiendo de su comportamiento cuando es sometido a las cargas verticales de una estructura. La resistencia del terreno siempre será inferior a la estructura salvo casos raros inesperados, la cimentación posee un área en planta muy superior a la suma de las áreas de todos los soportes y muros de carga.
- 2. Es importante el conocimiento total y previo del terreno, para realizar una buena cimentación, clasificar los materiales del sub-suelo es un paso relevante para la ejecución de cualquier trabajo de cimentación, porque contaríamos con los datos previos que indiquen las pruebas de laboratorio. Es del entendimiento de todo ingeniero de suelos y estructural, que ningún proyecto estructural se parece al otro, se encuentran suelos diferentes en toda la geografía y los requerimientos de diseño siempre van a variar, con esto quiero decir que por muy cerca que este un proyecto del otro, es inviable utilizar el mismo estudio de suelos. Vamos a encontrar varios tipos de cimentaciones a las que estudiaremos en este curso de manera generalizada, esta actividad requiere de mucho más de lo que presentare, pero desglosando con entendimiento y conocimiento cada uno de los tipos de cimentación conocidos. Toda diseño estructural de una cimentación, tiene que ver con el diseño de suelo, y no se puede tratar como tema independiente porque funcionan el uno para el otro, el enfoque que cada ingeniero le da a sus diseños tratan siempre de primar sobre lo de cada uno, y esto obviamente afecta al producto final de algún modo, que bueno sería que en el momento de inicio de cada uno de los diseñadores, se pusieran de acuerdo para el logro equilibrado del producto, que beneficiarían puntualmente los proyectos.
- 3. 1. SISTEMAS DE CIMENTACION Se entiende por cimentación a esa parte de la estructura que transmite las cargas de la estructura al terreno, todo proyecto independientemente del tipo de diseño llámese Edificio, Casa, Puente, Carretera, y otros, necesita de un estudio concienzudo del suelo en donde se proyecte la estructura y cada uno de ellos demanda una necesidad y requerimiento diferente. En el ejercicio se usan cimentaciones superficiales o cimentaciones profundas, presentando diferencias muy relevantes en cuanto a su geometría, al comportamiento del terreno, a su funcionalidad estructural y a los sistemas constructivos a utilizar.
- 4. 1.1 Cimentaciones superficiales Las cimentaciones superficiales son aquellas en las que el plano de contacto entre la estructura y el terreno está situado bajo el terreno que lo rodea, a una profundidad que resulta pequeña cuando se compara con el ancho de la cimentación. Este elemento estructural cuya sección transversal es de dimensiones grandes con respecto a la altura y cuya función es trasladar las cargas de una edificación a profundidades relativamente cortas. Se denominas superficiales hasta 4 metros de profundidad con respecto a la superficie natural del terreno o nivel cero como lo llamamos. En una cimentación superficial la reacción del suelo equilibra la fuerza trasmitida por la estructura, es decir el peso del terreno desalojado cuando se crea el espacio para un sótano, es igual, al peso de la estructura, en consecuencia el comportamiento estructural de una cimentación superficial, tiene las características de una viga o de una placa. Las cimentaciones superficiales pueden ser de varios tipos y no presentan dificultades constructivas.
- 5. 1.1.1 Zapatas aisladas Sirven de base de elementos estructurales puntuales como las columnas o pilares, de modo que esta zapata amplia la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas las cargas verticales de una estructura. Van armadas con refuerzos formando una malla en ambos sentidos, el hierro debe ser corrugado con una resistencia de 60.000 psi, el gancho debe tener una longitud estándar determinada, el traslapo entre una varilla y otra debe ser de 80 Ф del diámetro, debe estar separado el refuerzo del terreno para garantizar su recubrimiento mínimo, el diámetro del acero debe ser mínimo de ½” y el concreto de 3000 psi mínimo por normas sismo resistente. Los esfuerzos críticos que se provocan en las zapatas son: Esfuerzo de compresión, el ACI permite esfuerzos de compresión de 0.375 fc y para áreas intermedias pueden interpolarse.
- 6. Presión del suelo, la obtenemos al dividir la carga total más el peso propio entre el área de la zapata más o menos el producto del momento, por la distancia dl eje neutro entre el momento de inercia de la base, esta presión debe ser igual o menor que la presión admitida y no debe existir tensiones entre el suelo y la zapata. Esfuerzo de corte, los esfuerzos de corte máximos en las zapatas se localizan a una distancia de la columna o de la base del dado de la mitad del peralte. Momento flector, es la suma algebraica de todos los momentos, de todas las fuerzas que actúan a la izquierda o a la derecha de una sección diferencial dx. La zapata no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por los cambios térmicos, aunque en las estructuras si es normal y aconsejable poner una junta cada 30 metros, en estos casos la zapata se calcula como si sobre ella solo recayese un único pilar. Es importante saber que además del peso del edificio y las sobrecargas, hay que tener también en cuenta el peso de las tierras que descansan sobre ella.
- 7. Veremos a continuación los tipos de zapatas aisladas conocidas: 1.1.1.1 Zapata aislada cuadrada 1.1.1.2 Zapata aislada rectangular En una zapata cuadrada sus lados son iguales, ya miraremos en detalle este tipo de zapata. En una zapata rectangular sus lados son iguales en dirección x y dirección Y, ya miraremos en detalle este tipo de zapata
- 8. 1.1.1.4 Zapata aislada Circular Es un tipo de zapata utilizada cuando la edificación queda pegada con otro edificio vecino respetando los limites. 1.1.1.3 Zapata aislada Descentrada Este tipo de zapatas no es de uso frecuente excepto en caso de edificaciones singulares o soluciones prefabricadas
- 9. 1.1.1.5 Zapata aislada combinada 1.1.1.6 zapata aislada corrida La principal característica de esta zapata es que soporta dos (2) o más columnas al tiempo Es una zapata continua que servirá como cimentación generalmente a un muro de hormigón armado, pero también tenemos el caso de varias columnas apoyadas sobre una zapata de lado a lado de un terreno.