Similar a Presentación sobre las cimentaciones superficiales, definición, tipos, factores para determinar la cimentación, capacidad de carga, etc. (20)
3. Definición de cimentaciones superficiales
Son aquellas que se posan en las capas superficiales o poco
profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad
portante o por tratarse de construcciones de importancia
secundaria y relativamente livianas. En este tipo de
cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo
horizontal.
5. Tipos de Cimentaciones Superficiales
Son comúnmente utilizados para
cimientos poco profundos con el fin
de transportar y extender cargas
concentradas
Zapatas aisladas
Se diseñan de modo que el
centroide del área de la zapata
coincida con la resultante de las
cargas de las dos columnas.
Zapatas combinadas
es un tipo de cimentación
semiprofunda, utilizada cuando los
suelos no son adecuados para
cimentaciones superficiales por
ser blandos
Pozos de cimentación
Son comúnmente utilizadas en
fundaciones de muros de carga
portante. Una zapata continua
normalmente tiene dos veces el ancho
de un muro de carga portante, incluso
a veces es mayor.
Zapatas corridas
6. Tipos de Cimentaciones Superficiales
Es una placa de hormigón
apoyada sobre el terreno la cual
reparte las cargas del edificio
sobre toda la superficie de apoyo.
Losas de cimentación
Sirven para dar soporte al conjunto de
pilares de una construcción cuando el
terreno sobre el que se apoya la
estructura se encuentra sometido a
una alta deformabilidad, a través de
un conjunto de zapatas corridas
entrelazadas de forma perpendicular.
Emparrillados de cimentación
9. Factores que determinan el tipo de
cimentación
Tipo de suelo y
su capacidad de
carga.
Carga de diseño
de la
estructura.
Profundidad del
nivel freático.
Condiciones
geológicas locales.
01 02 03
04
Consideraciones
económicas y de
construcción.
05
11. Cimentaciones en gravas y arenas
Las cimentaciones en gravas y arenas se refieren a un tipo de base o
estructura que se coloca debajo de un edificio, una estructura o una
infraestructura para proporcionar soporte y estabilidad. Estas
cimentaciones se utilizan en terrenos donde el suelo está compuesto
principalmente por gravas, arenas o una combinación de ambos.
12. Cimentaciones en gravas
Las gravas son fragmentos de rocas o minerales
que tienen un tamaño mayor que las arenas,
generalmente entre 2 mm y 64 mm de diámetro.
Son más grandes y menos compactas que las
arenas, lo que les otorga una capacidad de
drenaje relativamente buena. Las cimentaciones
en gravas suelen ser efectivas en suelos que
tienen una buena capacidad de carga y drenaje.
13. Cimentaciones en arenas
Las arenas son partículas más pequeñas que las
gravas, con un tamaño que varía entre 0.0625
mm y 2 mm. Las cimentaciones en arenas son
adecuadas cuando el suelo es principalmente
arenoso. Las arenas permiten un buen drenaje
del agua y, en algunos casos, pueden
proporcionar una capacidad de carga suficiente,
dependiendo de la densidad y la cohesión del
material.
15. La capacidad de carga última de un cimiento poco profundo en arena
o grava depende de la profundidad de desplante del cimiento en un
estrato firme de apoyo.
La capacidad de carga también varía con el tipo, forma, tamaño y
profundidad del elemento de cimentación que aplica la presión.
La capacidad de carga última de un cimiento poco profundo en arena
o grava depende de varios factores geotécnicos y de diseño. Algunos
de los factores más importantes incluyen:
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
16. Tipo de suelo
La capacidad de carga depende en gran medida del tipo de suelo en
el que se coloca el cimiento. En el caso de cimentaciones en arena o
grava, es fundamental conocer las propiedades específicas de estos
materiales, como su densidad, cohesión, ángulo de fricción interna y
permeabilidad.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
17. Profundidad del cimiento
La profundidad a la que se coloca el cimiento en el suelo también es
un factor crítico. A mayor profundidad, es posible encontrar suelos
más compactos y resistentes, lo que puede aumentar la capacidad de
carga. La profundidad adecuada se determina a través de un estudio
geotécnico.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
18. Área de la base del cimiento
La superficie de apoyo del cimiento, es decir, su área, influye en su
capacidad de carga. Un cimiento más ancho puede distribuir mejor
las cargas y reducir la presión sobre el suelo, lo que a menudo resulta
en una mayor capacidad de carga.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
19. Carga aplicada
La carga que se espera que soporte el cimiento es un factor crucial.
Un cimiento debe diseñarse para resistir las cargas verticales (como
el peso de la estructura) y, en algunos casos, cargas horizontales
(como el viento o el sismo). La capacidad de carga debe ser suficiente
para soportar estas cargas sin asentamientos excesivos ni fallas.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
20. Factor de seguridad
Los ingenieros de diseño suelen aplicar un factor de seguridad para
garantizar que el cimiento pueda soportar las cargas de manera
segura sin exceder su capacidad de carga última. Este factor de
seguridad depende de varios factores, como la importancia de la
estructura y la incertidumbre en las estimaciones de carga y
propiedades del suelo.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
21. Estado de esfuerzos previos
Si el suelo ha experimentado cargas previas o consolidación, esto
puede afectar su capacidad de carga. El historial de cargas y el estado
de esfuerzos previos deben tenerse en cuenta en el diseño.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
22. Distribución de cargas
La forma en que se distribuyen las cargas sobre el cimiento también
es importante. Un diseño adecuado debe asegurar una distribución
uniforme de las cargas para evitar la sobrecarga de áreas específicas
del suelo.
Capacidad de carga última de un cimiento
poco profundo en arena o grava
24. La selección de la profundidad específica para una cimentación, ya
sea en arena, grava u otro tipo de suelo, es una decisión crucial en el
diseño de una estructura. Esta elección depende de una serie de
consideraciones generales que deben tenerse en cuenta:
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
25. Estudio geotécnico
Antes de seleccionar una profundidad específica, es esencial realizar
un estudio geotécnico del sitio. Este estudio implica la perforación y
el muestreo del suelo para comprender sus propiedades, como la
resistencia, la compresibilidad, la cohesión y la permeabilidad. Los
datos del estudio geotécnico son fundamentales para determinar la
profundidad adecuada de la cimentación.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
26. Cargas esperadas
La profundidad de la cimentación debe ser capaz de soportar las
cargas verticales y horizontales esperadas de la estructura. Esto
incluye el peso de la estructura, las cargas de uso, como muebles y
personas, y las cargas de viento o sismo si son relevantes. La
profundidad debe ser lo suficientemente grande para evitar
asentamientos excesivos o fallas.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
27. Tipo de suelo
El tipo de suelo en el sitio es un factor clave. Suelos como arcilla, limo,
arena y grava tienen diferentes propiedades y capacidades de carga.
La profundidad seleccionada debe ser compatible con las
características del suelo y sus propiedades de resistencia y
compresibilidad.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
28. Nivel freático
El nivel freático (nivel de agua subterránea) en el sitio puede influir
en la selección de la profundidad. En áreas con un alto nivel freático,
es posible que sea necesario profundizar más para evitar problemas
de socavación o erosión.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
29. Condiciones locales
Las condiciones geológicas y ambientales locales pueden influir en la
selección de la profundidad. Por ejemplo, en áreas propensas a
deslizamientos de tierra o erosión, puede ser necesario cimentar a
mayor profundidad para garantizar la estabilidad.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
30. Normativas y códigos de construcción
Las normativas locales y los códigos de construcción pueden
establecer requisitos mínimos para la profundidad de la cimentación
con el fin de garantizar la seguridad estructural. Es importante
cumplir con estos requisitos.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
31. Costos y viabilidad económica
La profundidad de la cimentación también debe considerar los
costos asociados con la excavación y la construcción. Debe ser una
solución técnica viable y económicamente factible.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
32. Impacto ambiental
La profundidad de la cimentación también puede tener un impacto
en el entorno ambiental. En algunos casos, es importante considerar
la preservación de recursos naturales o evitar la contaminación del
suelo y del agua subterránea.
Consideraciones generales para
seleccionar una profundidad específica
34. Las cimentaciones poco profundas construidas sobre suelos
friccionantes son un tipo de estructura de soporte que se utiliza en
terrenos donde el suelo tiene una buena capacidad de carga debido a
la fricción entre el suelo y la cimentación. Estas cimentaciones se
diseñan para transmitir las cargas de una estructura a través de la
resistencia a la fricción y, en algunos casos, la resistencia al
aplastamiento del suelo.
Cimentaciones poco profundas
construidas sobre suelos friccionantes
35. Los suelos friccionantes, como arena y grava, son adecuados para
cimentaciones poco profundas porque tienden a tener una alta
capacidad de carga debido a la fricción entre las partículas del suelo.
El tamaño de las partículas de los suelos friccionantes son más
grandes que el tamaño de las partículas de los suelos no
friccionantes.
Cimentaciones poco profundas
construidas sobre suelos friccionantes
37. Las arcillas homogéneas pueden calcularse con las teorías de Terzaghi
o de Skempton en cimentaciones poco profundas. Expresada de la
siguiente manera:
➔ qe=cNc+ yD
➔ La capacidad de carga última depende de la cohesión y la presión
del nivel de desplante.
➔ El valor c se obtiene de una prueba triaxial.
Cimentaciones en arcillas homogéneas
38. El cálculo va a variar considerablemente según la arcilla sea o no
impermeable.
En una cimentación impermeable el nivel de desplante se habrá
aliviado al terreno en una presión que es total correspondiente a esa
profundidad.
En una cimentación permeable la descarga efectuada por la
excavación no incluye a la presión del agua, por lo que el término yD;
debe representar la presión efectiva, por ello, deberá usarse el peso
específico sumergido en la parte del suelo bajo el nivel freático.
Cimentaciones en arcillas homogéneas
39. La arcilla permite con su permeabilidad mantener las cepas de
excavación en seco con un bombeo moderado y no muy costoso.
Si las excavaciones son muy amplias y profundas, el bombeo no se
podrá hacer tan fácilmente pues el flujo del agua va abriendo paso a
grietas y posteriormente asentamientos. Una solución a esto es hacer
las excavaciones en partes más pequeñas.
Cimentaciones en arcillas homogéneas
40. Otro problema para las excavaciones profundas son la estabilidad en
los taludes y sus movimientos.
Para cuidar la estabilidad en los muros también sirven los
tablestacados, principalmente son utilizados para cuando hay una
construcción en el terreno de al lado.
Cuando el suelo se congela se producen expansiones dependiendo de la
naturaleza del suelo. Para evitar el cambio tan grande en el suelo al
cambiar el clima, se desplanta la cimentación a suficiente profundidad.
Cimentaciones en arcillas homogéneas
42. Se considerarse en dos tipos bien diferenciados:
➔ Plásticos
➔ No plásticos
PLASTICOS
❖ Se asimila al de las arcillas, generalmente la plasticidad baja o media.
❖ Los limos plásticos deben su plasticidad a un porcentaje de partículas
de forma laminar o a su contenido de materia orgánica, el polvo de roca
es el típico.
NO PLASTICOS
❖ Es similar al de las arenas finas
Cimentaciones en limos
43. ZAPATAS EN LIMOS
Cuanto más ancha es la zapata, mayor es la capacidad de carga. Sin embargo
la presión q₁ que corresponde a un asentamiento dado S₁ como función del
ancho de la zapata. La presión en el suelo para un asentamiento S₁ aumenta
al aumentar el ancho de la zapata, si esta es relativamente pequeña alcanza
un máximo para un ancho intermedio y luego disminuye gradualmente al
aumentar esta dimensión.
Cimentaciones en limos
45. CIMENTACIONES EN LOESS
❖ El loes es colapsable, aunque la tendencia disminuye al aumentar el
peso volumétrico seco. Lo suelos colapsable se desmoronan por
inmersión, pero esto no es un indicador definitivo porque otros
suelos también les sucede lo mismo.
❖ La mayor parte de los abanicos aluviales cohesivos, o las arenas y
los limos eólicos de las regiones áridas y semiáridas son también
sospechosos, especialmente si la cohesión es impartida por la
precipitación de compuestos solubles, como el carbonato de calcio,
el yeso, o el óxido ferroso.
Cimentaciones en loess
47. CONSIDERACIONES SOBRE LA CAPACIDAD DE CARGA
La ecuación demuestra que la capacidad de carga de una zapata sobre
arena proviene de dos fuentes:
La resistencia fricciona debida al peso de la arena abajo del nivel de la
zapata y la resistencia friccionante debida al peso de la sobrecarga
circundante o relleno.
La capacidad de carga máxima global puede expresarse como:
❖ qd´= 1/2 BγNγ+ γDf*Nq
La capacidad de carga máxima neta como:
❖ qd´= 1/2 BγNγ+ γDf *Nq-1
Cimentaciones en loess
49. La roca constituye en general un excelente terreno de cimentación,
pero puede dar lugar a problemas de excavación y no todos los tipos
de rocas presentan características igualmente favorables.
Para los edificios normales casi todas las rocas aseguran una presión
de trabajo suficiente (≥3 kp/cm2), pero para edificios altos o fuertes
cargas concentradas se requiere un análisis de resistencia y
deformabilidad en la mayor parte de las rocas.
Cimentaciones en roca
50. Para un diseño correcto debe partirse de la identificación de la roca y
del conocimiento de la estructura del macizo rocoso.
En casos de carga sencillos sobre macizos homogéneos y potentes
pueden emplearse directamente valores normativos como los de los
Cuadros 2.15 y 2.16. Este método no es aplicable cuando la roca está
alterada, existen buzamientos de más de 30º o las condiciones
geológicas son poco claras.
Cimentaciones en roca
53. Cuando la roca está estratificada o
diaclasada, o se trata de combinaciones de
capas rocosas y otros materiales más
blandos pueden darse formas de rotura muy
diversas.
Los casos a) y b) pueden estudiarse como las
zapatas sobre terrenos cohesivos o
granulares, introduciendo los parámetros de
resistencia al corte de la roca blanda o
alterada.
Cimentaciones en roca
