CIMETACIONESEdisson Cajamarca

Brian Guerrero

EL SUELO DE CIMENTACIÓN:

• El suelo constituye el material de ingeniería más heterogéneo y más impredecible en su comportamiento, es por ello que los coeficientes de seguridad que suelen utilizarse son al menos de 3 con relación a la resistencia. • La presencia de diferentes tipos de suelos y de distintos tipos de

estructuras da lugar a la existencia de distintos tipos de cimentaciones.

TIPOS DE CIMENTACIONES:• Las cimentaciones se clasifican en cimentaciones:• superficiales • cimentaciones profundas

• Entre las cimentaciones superficiales destacan los plintos aislados, las zapatas corridas, las zapatas combinadas, las vigas de cimentación y las losas de cimentación.• Entre las cimentaciones profundas se suelen utilizar los pilotes

prefabricados hincados, los pilotes fundidos en sitio y los caissons.

PLINTOS AISLADOS:

• Se los utiliza como soporte de una sola columna, o de varias columnas cercanas en cuyo caso sirve de elemento integrador. Pueden utilizar una zapata de hormigón armado, o un macizo de hormigón simple.

• Las zapatas de hormigón armado deberían tener al menos 40 cm de peralte en edificaciones de varios pisos, se pueden admitir espesores inferiores en el caso de estructuras livianas no superiores a dos pisos

ZAPATAS CORRIDAS:

• Se las utilizan para cimentar muros o elementos longitudinales continuos de distintos materiales como hormigón o mampostería.

ZAPATAS COMBINADAS:

• Se las suele emplear para integrar el funcionamiento de una zapata inestable o ineficiente por sí sola, con otra zapata estable o eficiente, mediante una viga de rigidez.

VIGAS DE CIMENTACIÓN:• Se las emplea en suelos poco resistentes, para integrar

linealmente la cimentación de varias columnas. Cuando se integran las columnas superficialmente mediante vigas de cimentación en dos direcciones, se forma una malla de cimentación.

LOSAS DE CIMENTACIÓN:• Se emplean en suelos poco resistentes, para integrar

superficialmente la cimentación de varias columnas. Cuando al diseñar la cimentación mediante plintos aislados, la superficie de cimentación supera el 25% del área total, es recomendable utilizar vigas de cimentación o losas de cimentación.

PILOTES:• Se los emplea cuando los estratos resistentes de

suelo son muy profundos. Los pilotes pueden ser hincados o barrenados.• Mientras los pilotes hincados desarrollan su

resistencia vertical mediante reacciones en la punta, y fuerzas de fricción a lo largo del pilote, los pilotes barrenados solamente desarrollan resistencia en la punta.

CAISSONS:• Son una variedad de pilotes que se

emplean cuando los estratos resistentes de suelo son medianamente o poco profundos y pueden excavarse pozos mediante procedimientos manuales o mecánicos. Se comportan como columnas enterradas

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE PLINTOS

• Los esfuerzos en el suelo no deben sobrepasar los esfuerzos admisibles bajo condiciones de carga sin factores de mayoración.

• Cuando las combinaciones de carga incluyan el efecto de solicitaciones eventuales como sismos y viento, los esfuerzos admisibles pueden incrementarse en un 33.3%.

• Los asentamientos de las estructuras deberán calcularse incluyendo el efecto en el tiempo de suelos compresibles o consolidables como arcillas y suelos orgánicos.

• El recubrimiento mínimo para el hierro, cuando el hormigón es fundido en obra en contacto con el terreno y queda permanentemente expuesto a él, es de 7 cm.

• Los plintos deberán diseñarse para resistir fuerzas cortantes tipo viga en cada dirección independientemente, tomando como sección crítica a una distancia d desde la cara de las columnas o elementos verticales

• La capacidad resistente del hormigón a cortante tipo viga se calcula con la siguiente expresión:

• Los plintos deberán diseñarse para resistir fuerzas cortantes de punzonamiento en dos direcciones simultáneamente, tomando como sección crítica a aquella que se ubica a una distancia d/2 alrededor del elemento vertical de carga (columna, muro, etc.).

• La resistencia al cortante por punzonamiento que puede desarrollar el hormigón se calcula con el menor valor de las siguientes expresiones:

• La sección crítica de flexión en una dirección se ubicará en las caras de los elementos verticales de carga.

• En cimentaciones de muros de mampostería, la sección crítica de diseño a la flexión se considerará ubicada en la mitad, entre el eje medio y el borde del muro.

• En zapatas reforzadas en una dirección y en zapatas cuadradas reforzadas en dos direcciones, el acero de refuerzo debe distribuirse uniformemente a través del ancho total de la zapata.• En zapatas inclinadas o escalonadas, el ángulo de inclinación o la altura

y colocación de los escalones serán tales que se satisfagan los requisitos de diseño en cada sección.

• Las zapatas inclinadas o escalonadas que se dimensionen como una unidad, deben construirse para asegurar su comportamiento como tal.

• Dimensionamiento de la superficie de contacto entre el plinto y el suelo de soporte

Los estados de carga de servicio (S = D + L) se utilizan para dimensionar la superficie de contacto entre el plinto y el suelo de soporte, debido a que la resistencia del suelo se la cuantifica mediante esfuerzos admisibles.

Si no existieran momentos flectores, la sección transversal requerida sería:

Y las excentricidades:

Se verifica si la carga esta ubicada en el tercio medio de la cimentación:ex < b / 6ey < L / 6

Criterios para el dimensionamiento de plintos:

Si se supone que el suelo trabaja con un comportamiento elástico, y debido a que la carga se encuentra en el tercio medio de la cimentación, puede aplicarse la siguiente expresión para calcular el esfuerzo máximo en el suelo:

Diagrama de reacciones del suelo de cimentación bajo cargas últimas:

Si carga está ubicada en el tercio medio de la cimentación, los cuatro esfuerzos últimos que definen el volumen de reacciones del suelo se pueden calcular mediante las siguientes expresiones:

Diseño a cortante tipo vigaDiseño en la Dirección x:

• La variación lineal de los esfuerzos de reacción del suelo, y el hecho de que la carga está ubicada en el tercio medio de la cimentación, determina que el promedio de todos los esfuerzos del suelo en la dirección x sean los esfuerzos sobre el eje centroidal, en dicha dirección.

Diseño en la Dirección y:• Los esfuerzos de reacción del suelo sobre el eje centroidal en la dirección y son:

La sección crítica a punzonamiento se sitúa alrededor de la columna con una separación de d/2 de sus caras.

La variación lineal de los esfuerzos de reacción del suelo, y el hecho de que la carga está ubicada en el tercio medio de la cimentación, determina que el promedio de todos los esfuerzos del suelo de cualquier sección cuyo centroide coincida con el centroide del plinto, sea el esfuerzo centroidal.

Vu = (q) (Area de plinto− Area de seccion critica)

vc = 1.06 f 'c

Comprobar : vu < vc