Cap I Cimentaciones

Universidad de Los AndesFacultad de IngenieríaDepartamento de Vías

Investigación del subsuelo Investigación del subsuelo - Tipos de Fundación y Tipos de Fundación y

Elementos de la FundaciónElementos de la Fundación

Prof. Silvio Rojas

Enero, 2007


Fundaciones

Las tablas 18, 19, 20, 21, 22, 23 y 24, presentan correlaciones y valores deparametros de gran utilidad para el ingeniero en sus diseños preliminares.

Tabla N° 18.:Valores empíricos de Φ, γ, Dr con N del SPT en suelos granulares normalmente consolidados y una profundidad de 6 m ( Bowles).

Descripción Muy suelta Suelta Mediana Densa Muy densaDescripción Muy suelta Suelta Mediana Densa Muy densa

Dr 0 - 15 15 - 35 35 -65 65 - 85 85 - 100

N70 SPTFino

MedioGrueso

-1 – 22 – 33 – 6

-3 – 6 4 – 75 – 9

-7 – 158 – 2010 – 25

-16 – 3021 – 4026 – 45

--

> 40> 45

Φ FinoMedioGrueso

26 – 2827 – 2828 – 30

28 – 3030 – 3230 – 34

30 – 3432 – 3633 – 40

33 – 3836 – 4240 -50

> 50

γhum (ton/m3) 1.1 – 1.6 1.4 – 1.8 1.7 – 2.0 1.7 – 2.2 2 .0 – 2.3

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Fundaciones

Tabla N° 19: Relación de energía estándar (Bowles, 1988)

(ER)estándar Referencia

50 – 55 (usar 55) Schmertman (1983)

60 Seed et al (1985), Skempton (1986)

70 – 80 (usar 70) Riggs (1986)Guía preliminar para formar un criterio sobre la compacidad“in situ“ de los depósitosde suelos granulares sin cohesión.

70 – 80 (usar 70) Riggs (1986)

N° de Golpes Dr

0 – 4 Muy suelta

4 – 10 Suelta

10 – 30 Mediana

30 – 50 Densa

> 50 Muy densa

Tabla N° 20: Relaciónnumero de golpes ydensidad relativa(Terzagui y Peck)

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Fundaciones

Tabla N° 21: Correlación entre qu, consistencia y SPT.

Consistencia N SPT qu (Kg/cm2) γsat(ton/m3)

Muy blanda 0 – 2 0 – 0.25 1.60 – 1.90

Blanda 2 – 4 0.25 – 0.50

Media 4 – 8 0.50 – 1.00 1.76 – 2.07

Consistente 8 – 15 1.00 – 2.00 1.90 – 2.24

qu: resistencia a la compresión simple.

Una expresión para la determinación de qu en función del numero de golpes.

Valores de c:

- Arcilla de baja plasticidad, 0.1 a 0.20.

- Arcilla muy limosa o arenosa 0.05 a 0.15

Consistente 8 – 15 1.00 – 2.00 1.90 – 2.24

Muy consistente 15 – 30 2.00 - 4.00

Dura ≥ 30 ≥ 4.00

Ncqu ∗=

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Fundaciones

Tabla N° 22: Espaciamiento tentativo de las perforaciones Sowers (1970)

Estructura Espaciamiento (m)

Edificios industriales de un piso 30 – 40

Edificios de varios pisos 15 – 30

Excavaciones para préstamo 30 – 120

Suelos uniformes pueden duplicarlos espaciamientos. Suelos irregulares reducir a la mitad.

Excavaciones para préstamo 30 – 120

Presas de tierra, diques 30 – 60

Carreteras (investigar subrasante) 300 - 600

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Fundaciones

Tabla N° 23:Profundidad de sondeos. (Sowers 1970) condiciones promedio.

Ancho Del

edificio (m)

Numero de pisos

1 2 3 4 5

Profundidad del sondeo (m)

30 3.5 6.0 10.00 16.00 24.0030 3.5 6.0 10.00 16.00 24.00

60 4.0 6.5 12.50 21.00 33.00

120 4.0 7.0 13.50 25.00 41.00

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Tabla N°24: Factores de seguridad por falla portante. (Vesic 1975).

Puentes de ferrocarrilalmacenes, silos, murosde contención

Carga máxima de diseño,ocurre con frecuencia,consecuencias desastrosas sifalla

Exploración completa

3

Exploración no completa

4

Puentes viales,edificios livianos,industriales o públicos

Carga máxima de diseño,puede ocurrirocasionalmente.Consecuencia seria si falla


2.5


3.5

• Para estructuras temporales los factores se pueden reducir al 75% de los valores indicados.• Para edificios excepcionalmente altos tales como chimeneas y torres o cuando se tema una falla progresiva, los factores deben incrementarse en un 20 a 50 %.

no completa

Edificios deapartamentos y oficinas

Carga máxima de diseño,poco probable de ocurrir


2.0


3.0

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Fundaciones

Sowers. 1970 sugiere.

• Relación entre la profundidad de los sondeos Zb, con el numero depisos, S.

Estructura ligera de acero o estrecha de concreto.

Estructura pesada de acero o ancha de concreto.

S = 5 pisos Zb≈ 9 m estructura ligera

S = 5 pisos Zb≈ 18.5 m estructura pesada

A continuación, otras recomendaciones de la profundidad de lasperforaciones

70.03 SZb ⋅=70.06 SZb ⋅=

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Fundaciones

BB

1.5B1.5B1.5B1.5B BB

1.5B1.5B BB

BB DD 2/3D2/3D

1.5B1.5B

1.5B1.5B

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Fundaciones

Nota.

La profundidad de la perforación debe suministrar la información sobreaquellas características que permitan llevar a cabo las predicciones deasentamientos, y que comprenden todos los estratos que puedan consolidarseo comprimirse bajo las cargas de la estructura.

Recomendaciones de Hvorslev, refiriéndose a sugerencias de De Beer.

Llevar las perforaciones a una profundidad, tal que el incremento de presiónproducido por las fundaciones a esa profundidad, sea de un 10% de la presiónefectiva existente.

Nota.

Cualquier recomendación debe considerarse sin validez en los casos de suelosmuy comprensibles, o rellenos no controlados.

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Puede comprender desde un simple examen visual del suelo

Calicatas a poca profundidad

Perforaciones preliminares, ensayos “in situ“, muestreo, CPT, ensayos de laboratorio, estudio de

Perforacionescomplementarias entre lasya existentes. Chequeo dealgún parámetro “in situ“extracción del materialpara obtener nuevamenteparámetro de valoresdudosos o para ladefinición de los mismosa intervalosde Prof. mas

Fase 1

Fase 3

Fase 2

Fase 4

Por ultimo, a continuación se presenta un resumen de las fases de investigación:

estudio de aguas subterráneas, nivel freático

a intervalosde Prof. maspequeños

Costo 4Costo 3

Costo 2Costo 1

Costo 1< costo 2 << costo 3 Costo 3 ≥ Costo 4

La Fase 4 también puede referirse: Chequeo de la resistencia no drenada en campo para comparar con la de lab; definición de algún lente o estratos de pequeño espesor; Definición de la cota donde se encuentra la roca blanda de lutita.

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RECOPILACION DE LA INFORMACIONAlcaldíasMinisteriosUniversidadesInstitutos

RECONOCIMIENTO Vistas de campo (inspección visual)Planificación del trabajo de exploraciónPermite elaborar el presupuesto

TRABAJO DE CAMPORealización de calicatasEjecución de perforaciones Sondeos CPTEnsayos de refracciónEnsayos de placa, otros

FASE 0

FASE I

FASE II y IIIEnsayos de placa, otros

INVESTIGACIONDETALLADA

Sowers 1970 plantea:a.Estructuras muy seguras, el riesgo será pequeño de asentamientos. Por tanto no es necesario estudios adicionales. Con la información disponible se hace el diseñob.La estructura se presenta segura y con asentamientos admisibles. Sin embargo estudios adicionales permiten analizar otras alternativas de diseñosc.La estructura es insegura. Posiblemente con asentamientos no admisibles o falla general. Es necesario estudios adicionales para analizar otras propuestasd.Las estructura es totalmente insegura, no es necesario hacer estudios de exploración y geotécnicos

FASE IV

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Estructura segura

Estructura segura otra alternativa

Diseño insegura con la información

Se requiere una perforación más profunda

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VIII.-TIPOS DE FUNDACIÓN-ELEMENTOS DE LA FUNDACIÓN-REQUISISTOS DE UNA FUNDACIÓN-IMPORTANCIA DE UNA BUENAINVESTIGACIÓN SUBTERRÁNEA.Es un elemento estructural que sirve para transmitir las cargas de la superestructura al suelo de fundación.

Principio o fundamento de una fundación (Zapata o Cimiento):Recibirlas cargas de la superestructura para distribuirlasen el suelo de fundación, no permitiendo asentamientos mayores a los admitidospor la superestructura, y resistiendo los esfuerzos cortantes y momentosflectores producidos por la carga de la superestructura y la reacción del suelo. La figura muestra la distribución de esfuerzos que hace la zapata o fundación al suelo de soporte.

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Fig. 66.- En la figura se muestra la distribución de esfuerzos idealizada

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Fig. 67.- Tipos de Fundaciones

Superficiales

La figura presenta un esquema de los diferentes tipos de fundacionessuperficiales y profundas

Profundas

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Fundación directa cuadrada y rectangular• Se diseña cuadrada cuando no existe ninguna restricción de espacio para su construcción .• Se diseña rectangular cuando existe restricción de espacio en una dirección. Ejemplo: ubicación de ascensores, escaleras, depósitos subterráneos, etc.

Fundación cuadradaFundación rectangular

As para flexión

Fig. 68.- Sección y planta de una fundación cuadrada y rectangular.

Mayor

Concentración de acero en el centro

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Fundación combinada rectangular:• Se diseña en linderos para eliminar excentricidad de la zapata.• Cuando la distancia entre fundaciones directa sea pequeña.• Cuando exista solape entre fundaciones directas.

Secciónpasando por elcentro de laviga

Posible lindero

viga

Fig. 69.- Fundación combinada rectangularProf. Silvio Rojas


Fundación combinada rectangular

Sección de fundación combinada rectangular con viga rígida.Viga T invertida para una fundación combinada rectangular

Fig. 70.- Viga en T invertida para una fundación combinadarectangular.

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Fundación combinada trapezoidal• Se diseña en linderos para eliminar excentricidad de la columna del lindero.• Cuando la distancia entre fundaciones sea pequeña.• Cuando exista solape entre fundaciones directas.

Fundación combinada trapezoidal

Q1>Q2

Fig. 71.- Fundación combinada trapezoidal.

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Fundaciones combinadas en voladizo• Se usan cuando la separación entre columnas es grande y el terreno es de buena capacidad de soporte.• Evita grandes excavaciones.• Reduce la cantidad de acero y concreto, en comparación con una losa rectangular.

Fundaciones combinadas en voladizo (bases conectadas con

viga rígida en Cantilever)

Fig. 72.-Zapatas individuales enlazadas con viga rígida en cantilever

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Losa rígida• Distribución de la carga uniformemente.• Produce asentamiento uniforme.• En suelo donde existen grandes peñones, laso superficial evita removerlos mismos.• Sirve de puenteen suelos donde existen lentes de material plástico, transmitiendo las cargas al suelo mas resistentes que rodea esos lentes.• La losa puede ser de compensación parcialubicándola a cierta cota por debajo de la superficie del terreno, por tanto los esfuerzos transmitidos al suelo son menores a los que provienen de la estructura.• La losa puede ser de compensación totalubicándola a cierta cota por debajo de la • La losa puede ser de compensación totalubicándola a cierta cota por debajo de la superficie del terreno, por tanto los esfuerzos transmitidos al suelo son nulos.

Losa rígida armada en ambos sentidos, de compensación parcial o compensación total

Fig. 73 Losa rígidasuperficial, decompensación parcial ocompensación total.

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Fundación continua para un muro armado

Fig. 74.- Fundación continua para un muro armado.

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FUNDACION CONTINUA

Fig. 75.- Sección del muro mostrando el acero de flexión y deretracción

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Fundaciones profundas conformadas por grupos de pilotes

Fig. 76.- Fundaciones profundas conformadas por grupos de pilotes.

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Fundaciones profundas donde se observa el bulbo de esfuerzos

Fig. 77.- Fundaciones profundas donde se observa el bulbo de esfuerzo

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SELECCIÓN DEL SISTEMA DE FUNDACIONES

s.r Asent adm pero más grandes. Menor costo

Sistemas de fundaciones propuestos

s.r Asent menores pero mayor costo. Mas cerca o mas retirado de NF

s,.r Mayor costo, sin asent más pequeños, mayor exig. Constructivas.

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Facultad de Ingeniería

Factores que ayudan al ingeniero en la selección de la fundación

• Tome en cuenta el perfil litológico y el estudio de suelos (nivel de agua, parámetros de resistencia y compresibilidad). Además revise la información geológica. Ejemplo: estratos compresibles de arena o arcilla; suelos con propiedades muy variables por ser muy heterogéneos; inestabilidad en la zona.inestabilidad en la zona.

• Considere el tiempo de construcción y costos.

• Maquinaria disponible.

• Ordenanzas públicas.

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•Inspeccionar construcciones vecinas (evitar problemas legales debido a linderos o posibles efectos en las construcciones existentes, invasión de propiedad a través de anclajes temporales o permanentes, etc.)

• Considere problemas durante la construcción. Por ejemplo: flujo de agua hacia la zona de construcción, provenientes de acuíferos libres o confinados.confinados.

• Experiencias de obras similares con los mismos problemas de fundación y de linderos.

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Requisitos básicos de una fundación• Cota de fundación segura

Fig. 79.- Fundación empotrada a una cota segura.

Empotramiento seguro

Estable contra flujos de agua

Resistencia al cortante

Asentamientoadmisible

Suelo de fundación no se degrade en el tiempo

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Requisitos básicos de una fundación

• La cota de fundación debe ser segura contra la erosión del materialpor encima de la cota de fundación o tubificación del suelo desoporte.

• Segura respecto a las propiedades del material, de manera que no estén propensas a alteraciones químicas, como consecuencia de filtraciones de agua con mezcla de elementos químicos o de aguas filtraciones de agua con mezcla de elementos químicos o de aguas orgánicas.

• Debe ser segura a que su ubicación no esté por encima de una zona potencial de deslizamiento.

•El suelo portante y la fundación, deben ser seguros respecto a las cargas de fallas última. Esto evita asentamiento no admisibles o fallas estructurales que no permiten que la falla de fundación cumpla su objetivo para la cual fue construida.

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Suelo que determina la capacidad portante Fig. 80.- Movilización del suelo de fundación por debajo de la zapata . Fig. 80.- Movilización del suelo de fundación por debajo de la zapata .

• Asentamiento de la fundación debe ser menor que el admisible• La fundación seleccionada y sus sistema constructivo, no debe afectarlas estructuras vecinas.

Procedimientos generales del diseño:• Seleccione la profundidad de empotramiento (Df), es decir la cota defundación.• Determina la capacidad admisible del suelo para cierto factor deseguridad (fig. 81).

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• Realice el diseño considerando dos o más sistema de fundación. Estime losasentamientos para cada uno de ellos .• Haga su selección definitiva con una o varias alternativas.

Fig. 81.- Definición del factor de seguridad por capacidad portante y porresistencia movilizada.

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Elementos de una fundación

Pedestal:Prolongación de la columnaenterrada en el suelo.Se debe cumplir:• _____Su _altura______ ___< 3”

Dimensión _lateral _ menor• La relación obliga a que su diseñosea el correspondiente a unacolumna corta.• Su acero es el mismo de lacolumna. Esto proporciona acero enexceso, ya que el pedestalno tieneposibilidad depandeo, debido a queesta rodeado de suelo biencompactado.

Fig. 82.- Elementos de unafundación

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•EI recubrimiento mínimo es de 7 cm. Sin embargo el mínimo será 7.5 cm yaque a las dimensiones de la columna se le suma5 cm a cada lado (ver fig. 83).

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•EI pedestaldisminuye el momentof1ector en la base y losesfuerzos de corte,producidos por la reacción del suelo.

• Da mayor estabilidad al conjunto de la fundación.

• En el caso de columnas metálicas el pedestal rodea la columna y la planchaen la base (fig. 83)

Fig. 83.- Zapata y pedestal para una columna de acero.

Recubrimiento mínimo 7 cm.

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Viga de riostra (fie. 84 y fie. 85):• Estimación del acero. (son elementos a tensión)

• En las vigas de riostra con la altura igual ó mayor a 75 se deberádisponerse armadura de paramento.

• Unen las fundaciones para mantener constante su separaci6n.• En zonas sísmicas se conectan ortogonalmente.

Fig. 84.- Viga de riostra conectando columnas adyacentes. Prof. Silvio Rojas


Viga de riostra (fie. 84 y fie. 85):• Estimación del acero. (son elementos a tensión)

Otra recomendación para el acero es:

fy

máxPAS

⋅⋅=70.0

_10.070.0_.10.0 ⋅⋅== fyAsmáxPT

concretodeAreaAs __010.0 ⋅> cfAcAs

'15.0 ⋅⋅≥

Area de concreto considerando la resistencia a la tensión del concreto

Estribos en la riostraS≤ 30 em S≤ 12 Φb longitudinal

• Estribo mínimoΦb = 3/8"

concretodeAreaAs __010.0 ⋅>fy

cfAcAs

'15.0 ⋅⋅≥

fy

máxP

cf

máxpdbAc

⋅⋅+

⋅⋅==

70.0

_15.0

´10.0

_15.0.

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Fig. 85.- Viga de riostra las columnas a nivel del piso y anivel de la zapata.

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Por qué se deforma la superestructura? (ver fig. 86)

Fig. 86.- Asentamientos uniformes y no uniformes en el sistema de fundación.

Las fisuras de la fig. 86, indican que el sistema de fundación sufrióasentamientos no admisibles por la superestructura, lo cual produjo fisuraso agrietamientos, notándose además la inclinación en algunos elementosestructurales de la superestructura. Se puede inferir, la inclinación dealgunos elementos estructurales por la deformación de suelo de fundación.Se ve entonces que el funcionamiento de la superestructura o suapariencia depende del comportamiento del suelo. (La estructura estasupeditada al suelo de fundación). Prof. Silvio Rojas


¿Por que el asentamiento que sufrió el suelo se reflejo en la superestructura? :Porque el asentamiento admisible de la superestructura es menor que el ocurrido (δadmisible < δocurrido).

Algunos factores determinantes en que el asentamiento queAlgunos factores determinantes en que el asentamiento quesufre el suelo bajo las cargas de la superestructura sea mayor aladmisible son:

• Las propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas usadas en el diseño.• EI modelo de comportamiento aplicado para representar la interacciónsuelo-fundación.• Alteración de las propiedades del suelo luego de la construcci6n.• Alteración de las cargas transmitidas al suelo.• Variaciones en las condiciones del agua en la masa de suelo.

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Vemos la importancia de hacer una buena investigación delsubsuelo.

¿Qué aporta la investigación del subsuelo?

• Conocimiento del perfil litológico.• Conocimiento del perfil litológico.

• Conocimiento del nivel freático y sus variaciones en las distintascondiciones del clima.

• Variaciones de sus propiedades con la profundidad.

• Comportamiento de las estructuras ya construidas cercanas al sitiode estudio.

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El siguiente cuadro, resume lo anterior, donde esta implícito ladeterminación de la capacidad del suelo de soportar cargas, elasentamiento que puede sufrir la fundación bajo las cargas de la estructuray finalmente el sistema de fundación mas conveniente.

Un diseño satisfactorio dependen de:• Principalmente de las propiedades físicas y mecánicas utilizadas en elmodelo.

•Que el modelo sea representativo para ese tipo de suelo, cuando se cargaa través de un elemento estructural como es una fundación.

• Diseño económico cumpliendo con los requisitos de seguridad. Prof. Silvio Rojas

¿Que importancia tienen los estudios del subsuelo?• Realizar el anteproyecto y proyecto con una investigación del sueloexactamente del sitio donde se ejecutara el mismo.

• Prever demoras en la construcción por falta de conocimiento en el suelo defundación.

• Prever que sistema de construcción debe usar para evitar afectar aestructuras vecinas o accidentes en la misma obra.

• Tener un documento previo que facilita cualquier modificación del proyecto• Tener un documento previo que facilita cualquier modificación del proyectodurante el desarrollo de su construcción.

• Sirve para hacer futuras licitaciones.•Sirve para encontrar las dimensiones del sistema de fundación a construir.• Permite estudiar varias alternativas de los sistemas de fundación yaconocidos

• Permite ubicar la cota de fundación de acuerdo a las bondades del suelo.

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Fundaciones

IX.- RECOMENDACIONES PARA LA SELECCION DE LA FUNDACION

1. Tipos apropiados de fundación para diversas condiciones del sitio.

Fig. 87.- Fundaciones directas seleccionadas para ambos perfiles

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Fundaciones

Fig. 88.- Fundaciones directas seleccionadas en ambos perfiles con N.F sin afectar la

Fig. 89.- Cota de fundaci6n en la línea de estratificación.N.F afectando el procesoconstructivo y capacidad portante.

Fig. 88.- Fundaciones directas seleccionadas en ambos perfiles con N.F sin afectar la capacidad portante.

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Fundaciones

Fig. 90.- Cota de fundación por debajo de la línea de estratificación. N.F afectandoproceso constructivo.

• El autor recomienda pilotes.Estos serán función del espesor del estratoblando y de su compresibilidad .

• También se puede diseñarfundación directa, y un sistema de wellpointsparala extracción del agua.

• Si la cota defundación es obligada, y diseña losa, se debe usar un sistema dewellpointsy un sistema estabilizante de las paredes.

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Pilotes con suelo firme ??

Si existe la posibilidad: Intersectar el agua con un canal + una pantalla con sus drenajes.

Fig. 91.- Sistema de fundación de pilotes trabajando por punta y por fricción -existe unacondición hidrodinámica

• La cota de fundación de la punta de los pilotes, se puede estimar en función delos empujes del agua, sobre los mismos(Ver solución con tablestacado).

• Se debe tomar en consideración el flujo de agua, que puede causar arrastredelos finos (tubificación).

sus drenajes.

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Fig. 92.- Placa de fundación como sistema de fundación ubicada en la línea deestratificación.Existe una condición hidrodinámica.

Losa en superficie ?

Losa con sotano?

Si existe la posibilidad: Intersectar el agua con un canal + una pantalla con sus drenajes.

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Fig. 93.- Sistema de fundaciones directas para el primer perfil. Para el segundoperfil, el sistema de fundación es una losa de compensación con pantallasrodeando la losa.

Muros colados para estabilizar las paredes el recorrido del flujo hacia el fondo de la excavación.

(ver lámina siguiente)

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Muros colados

• Se construyen previo a los trabajos de excavación

• Su retiro de construcciones vecinas 20 a 30 cm.

• Se ejecutan en paneles de 5 m de largo x 0.60 , 0.8 0, 1.00, 1.20, 1.50 m de ancho y prof. Que pueden alcanzar los 35 m.

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• ¿Hasta donde llegan los pilotes? ¿Es factible desde el punto de vista de los costos?

• Cuanta agua llega al fondo de la excavación?

Figura 94.-Sistema de fundación conformado por pilotes trabajando por punta.

• En la losa estime los asentamientos. ¿Es permitido?

• Estabilidad de las paredes en las losas profundas. Tome en consideración las construcciones vecinas

• Por inducción, observando el problema general. Se debe intuir, daños a otras obras.

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Fundaciones

Figura 95.-Propuesta de varios sistemas de fundación.

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Fundaciones

2. Selección tentativa de los tipos de fundación tomando en consideración el nivel freático.

Figura 96.-Varios sistemas de fundación recomendados para ambos perfiles.

• El sistema de cajones, ha sido sustituido por concreto proyectado, anclajes o muros colados. También por pilotes de acero hincados previamente.

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Fig. 98.- Varios sistemas de fundación. Se establecerá una condiciónhidrodinámica al hacer la excavación.

Muros colados

Wellpoints

s.R soluciones para suelos blandos o arenas sueltas.

Fig. 99.- Sistema de fundación recomendado son los cajones.

Muros colados

Wellpoints

s.R soluciones para suelos blandos o arenas sueltas.

S.R si el suelo es granular y denso. Cuál es la sol ución?

Propuesta: Toda la excavación rodeada de geomenbran a + construcción de muros pantalla vaciados in situ y losa de concre to en la base.

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Muros colados

Fig. 100.- Sistema de fundación recomendado son los cajones..

Muros colados

Wellpoints

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Fundaciones

3.- Selección tentativa de tipos de fundación con baseen las condiciones del sitio.

Fig. 101.- Sistemas de fundación recomendado para laestructura ligera y pesada es el mismo. Suelo defundación resistente. Prof. Silvio Rojas


Fundaciones


Fundaciones

Fig. 102.- Los sistemas de fundación recomendados para laestructura ligera difieren de los recomendados para laestructura pesada. La estructura pesada puede consolidar elestrato subyacente blando.

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Fundaciones


Fundaciones

Fig. 103.- Sistemas de fundación recomendados aparentemente soniguales para la estructura ligera y laestructura pesada. En la estructurapesada la losa será de compensación total o parcial.

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Fundaciones


Fundaciones

Fig. 104.- Aparentemente los sistemas de fundación deben diferir. Sinembargo hay que tomar en cuenta el espesor del estrato blando y suresistencia en el caso de la estructura ligera, a fin de decidir sí se eligela línea de estratificación como cota de fundación.

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Fundaciones


Fundaciones

4.-Otras ilustraciones sobre condiciones del suelo y tiposapropiados de fundación

??

Fig. 105.- Fundación directa como sistema de fundación. Elsuelo de soporte es granular y compacto.

??

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Fig. 106.- Fundación directa como sistema de fundación. El suelo de soporte es una arcilla resistente.

Losas

Fig. 108.- Fundación directa como sistema de fundación. La cota de fundación estáubicada en la arcilla resistente, muy cerca de la línea de estratificación lo cual noes favorable debido a la presenciadel estrato de arcilla blanda subyacente.

Losas

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Fig. 109.- Sistemas de fundación recomendados es una losa o sistemas depilotes. Como la arena de baja densidad relativa, los pilotes trabajando por fricciónson los mas recomendados en este caso.

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Fig. 110.- Sistema de fundación recomendado son pilotes trabajandopor punta en la arcilla dura y por fricción en el estrato de arcillamedia. Si los pilotes son acampanados su capacidad de carga porpunta será mayor.

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Fig. 111.- Sistema de fundación recomendado son pilotestrabajando por punta. Alta capacidad de carga proporcionada porla roca. Aquí se debe es chequear es la resistencia del pilotecomo elemento estructural.

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Fundaciones

Fig. 112.- Sistema de fundación recomendado son pilotestrabajando por fricción y por punta. Probablemente el autor estáconsiderando una estructura pesada que puede consolidar elestrato Blando de arcilla, sí el sistema de fundación se ubica enla arena densa.

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Fig. 113.- Sistemas de fundación con pilotes(la justificación puede ser la misma anterior).

Fig. 114.- Sistema de fundación más recomendado puede ser lasfundaciones directas ubicadas en la línea de estratificación. Tambiénlas pilas, tal como se indica. Prof. Silvio Rojas


Fundaciones

Fig. 115.- Sistema fundación por pilotes, tomando en cuantalo recomendado en el cuadro.

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3.- Selección del tipo de fundación de acuerdo con la condición delsuelo y el tipo de estructura.

Fundaciones superficiales

Tipo de fundación Condiciones delsuelo

Tipo de estructura

Fundaciones directasCimientos combinadosCimientos continuos

Toda clase de suelos:cohesivos y nocohesivos. Precaución

Fábricas, fundacionesde maquinaria; postes;pilas de puentes. OtrasCimientos continuos

Placas de concretocohesivos. Precauciónen los limos.

pilas de puentes. Otrasedificaciones livianas??.

Placas de concretoreforzado con y sinrefuerzo de vigas.

Suelos cohesivos depobre capacidadportante; precauciónen los limos.

Edificios; viviendas.

Fundacionessuperficiales

Roca a profundidad noalcanzable

Estructuras no sensibles a asentamientos.

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Fundaciones profundas

Tipo de fundación Condiciones delsuelo

Tipo de estructura

Pilares Donde es posibletransmitir cargas acapas portantes

Estructuras altas; edificios, torres,chimeneas, faros, capas portantes

firmes; precauciónen los limos.

chimeneas, faros, fundaciones de máquinas, que no deben sufrirvibraciones ni asentamientos intolerables.

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Pilotaje: transmisiónde cargas a estratoportante firme.

Manto portante firme,casi rocoso, aprofundidadeconómicamenteviable.

Fundaciones de puentes; faros; edificios altos; fundaciones pesadas de máquinas.

Los pilotesprefabricados deconcreto sonadecuados parafundaciones

En suelos conmuchas capas decondición variable.

Todo tipo deestructura

fundacionessuperficiales

Pilotes con bulbo debase sobre suelofirme puedentransmitir pesadascargas

Cualquier suelo Todo tipo deestructura

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Pilotes atornillados Suelos cohesivos Se usan cuando los pilotesquedan sometidos a fuerzasde tracción, y en estructurastemporales.

Pilotes de acero En suelos donde el acero nosufre ataques severos, porejemplo, en suelos densos nocorrosivos y en suelos conelevada fricción suelo-acero.

Todo tipo de estructuras.

Pilotes de compactación Adecuados para suelosarenosos y areno –arcillosos.

Cajones autofundantesabiertos

Para transmitir cargas aestratos portantes firmes, odonde la roca es alcanzable.

Edificios elevados.Fundaciones pesadas demáquinas libres de vibración.Fundación de puentes.

Tablestacados En suelos finos con altaspresiones de agua.En suelos con alta velocidaddel flujo del agua (gradienteelevado)Donde se prevé problemasde tubificación por debajo dela base del cimiento.

Presas de embalse, paraaumentar la longitud de latrayectoria del flujo,reduciendo el gradiente.

Prof. Silvio Rojas

Columnas de grava:Este método consiste en introducir en el suelo blando una columna de gravacompactada a modo de pilote y le da capacidad portante y de drenaje al terrenotratado.En el pasado se empleaba casi exclusivamente en grandes infraestructuras debido alas necesidades de equipos y materiales empleados en la vía húmeda, con la apariciónde los equipos de vibración por vía seca con descarga de la grava interior, se haconvertido en el sistema más empleado por su versatilidad y economía general paraconseguir los objetivos de mejora del terreno en el menor tiempo posible.

Vibrocat para ejecución decolumnas de grava por víaseca y con descarga inferior.

Prof. Silvio Rojas

Cajones:Son pilares debajo debajo de las edificaciones.

Cajón cerrado:Es una caja cerrada en el fondo y sin techo.

Conviene usarlos cuando no se necesita excavación y el fondo del río está más o menos nivelado

Puede quedarse sobre los pilares

Se construye en la orilla y se lleva flotando hasta su emplazamiento.

Prof. Silvio Rojas

El cajón se lleva por flotación hasta el sitio de su emplazamiento y allí se hunde lastrándolo o permitiendo el ingreso de agua a su interior mediante válvulas.

Luego de apoyado en el fondo marino se lo llena con hormigón.

Prof. Silvio Rojas

Cajón abierto:Es una caja sin techo o fondo.

Se puede emplear para puente o edificios

Si el río es profundo el cajón se prepara en la orilla y de poca profundidad puede construirse en el mismo lugar sobre gabarras grandes.

Las paredes son gruesas y los bordes cortantes

Cajones abierto circulares

Prof. Silvio Rojas

circulares

Estos cajones pueden ser utilizados cuando la estructura es demasiado grande para ser sostenida por un cajón rectangular.

Para un estribo de un puente

Para edificios grandes.

Cajones más grandes en las esquinas e intersecciones

Cajones más pequeños en el intermedio. Se pueden instalar con martillo.

Muros apoyados en los cajones.

Tiene paredes gruesas y bordes cortantes

Su hundimiento se logra extrayendo el material con la ayuda de chorros de agua y uso de cucharones (CLAM SHELL, puede alcanzar prof. hasta de 35 m). + Cargas temporales o sistema de reacción

Teóricamente no hay límite de las profundidades que pueda alcanzar.

La excavación pueda que se realice bajo agua lo cual dificulta la instalación. También es una dificultad el flujo de suelos plásticos hacia el cajón.

Hundimiento de un cajón abierto Prof. Silvio Rojas

Cajones neumáticos:Se usan cuando se debe excavar un terreno húmedo bajo el agua.

Cable para la extracción de material

Espacio para la extracción de material

Tubería de entrada aire comprimido que equilibra la presión del agua + la del suelo.

Tubería de salida de

Entrada y salida de trabajadores

La superficie de concreto a determinado nivel de hundimiento siempre de estar por encima del nivel

Prof. Silvio Rojas

Cámara de trabajo

salida de aire

Bordes cortantes de las paredes que facilitan el hundimiento bajo su propio peso que aumenta a medida que se coloca hormigón.

estar por encima del nivel del agua.

Cuando se alcanza la prof. Proyectada se retira los tubos y cámaras y se llenan los tubos con concreto.

Prof. Limitada a 110 pies por debajo del nivel del agua. El personal a esta prof requiere trabajar a 50 pies de presión de aire (máx permitida)

Prof. Silvio Rojas

Cap I Cimentaciones

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