cimentaciones superficiales

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CIMENTACIONES SUPERFICIALESMASIAS GUILLEN ESTRUCTURAS

MASIAS GUILLEN ESTRUCTURAS


Comportamiento deCimentaciones superficialesMASIAS GUILLEN ESTRUCTURASSanta Catalina, Lima, PeruTel: (51) (01) 798 6687Fax: (51) (01) 472 8346E-mail:: [email protected]: www.estructuras.info


Que tipo uso?

De acuerdo a la estructura diseada y estudio de mecnica de suelos

CM+CV o CICS o CW

ESTRUCTURA

CIMENTACION

(INFRAESTRUCTURA)

+

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Qu debo tomar en cuenta?

Algunos aspectos como la estructura y tipo de suelo

ASENTAMIENTO

RELATIVO

ASENTAMIENTO

ABSOLUTO


Como controlo el asentamiento?

Con el rea en planta de la cimentacin.

EL AREA DE APOYO

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Como se comportan los cimientos?

Transmiten las fuerzas a la base y esta reacciona ejerciendo una fuerza contraria.

Pueden ser: De concreto ... comn De acero ... raro, en rascacielos y torres elevadas

Comportamiento mecnico ... losa invertida. Verdadero problema:

Esfuerzos transmitidos al terreno ... dimensionado Esfuerzos absorbidos por el cimiento ... verificacion


Materiales en cimientos

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Esfuerzos admisibles comunes


Cargas de servicio

Cargas por sumatoria al 100% ... improbable pero seguro o exagerado?:S: CM+CV+CS o CM+CV+CW

Cargas por sumas reducidas al 75% ... probable pero inseguro? (ver E020):S1: CM+CVS2: CM+0,70CS o CM+CWS3: 0,75(CM+CV+0,70CS) o 0,75(CM+CV+CW)

Se incluyen el peso de cimientos, rellenos, pisos, sobrecargas, etc.

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Proceso de dimensionamiento

Se aplica mecnica de materiales, se determina el esfuerzo transmitido por el cimiento.

Se considera al cimiento rgido o flexible. Cimiento rgido:

Para asentamiento absoluto, ejm: zapata Modelo simple ... anlisis manual

Cimiento flexible: Para asentamiento relativo, ejm: losa Modelo complejo ... anlisis computacional o por

teora de elasticidad.


Esfuerzo transmitido

Hiptesis: El cimiento es rgido ... peralte de ms de 60cm de

preferencia, ancho mnimo de 40cm y profundidad mnima de 1m.

El suelo es contnuo y homogneo en su comportamiento, de superficie no deformable.

El cimiento es estable al volteo y deslizamiento, sobretodo si trabaja aislado ... estructura en voladizo

El suelo no aporta traccin, solo compresin. Posee comportamiento elstico, luego inelstico o plastico.

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Cmo se verifica la cimentacin?

Se consideran SOLO las cargas que vienen de la estructura ... efecto cuaderno sobre mesa.

Se calcula el esfuerzo transmitido y con esto se verifican los esfuerzos en el interior del cimiento.

Si es concreto: Verificar los esfuerzos mximos Si no pasa ... reforzar con acero corrugado.

Si es acero: Verificar los esfuerzos en los perfiles Si no pasa ... reforzar con concreto (y studs).


Tipos de cimentacion superficiales

De acuerdo al comportamiento mecnico: Aislada Combinada Conectada

Otras son solo variantes de las anteriores: De la aislada: corrida, contrapesada, atirantada. De la combinada: losa De la Conectada: viga de cimentacin

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Porqu el trmino Cimentacion Aislada?

Zapata ... solo toma carga vertical, solo terminologa.

Soporta un elemento ... columna (zapata) o muro (corrida)

Econmica y buena en suelos de buen comportamiento.

Se modela como rgida ... anlisis manual

Tipos: zapata aislada, contrapesada, atirantada, poste.


Calculo de esfuerzos

Fuerzas actuantes en la base M, V y P ... para la direccin de anlisis ... comn.

max= PA=P

BLmax= PBL (1+6

eL) max= PBL (1+6

eL)

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Redistribucin

Principio de Meyerhoff de acuerdo a tipo de falla. No se usa en estructuras aisladas ... en voladizo.

max= 2 P3B L (L

2e)

max= P2 B L(L

2e)


Zapata contrapesada

Util en zapatas excentricas ... contrapeso contrarresta. Bloque de concreto armado y conectado por viga rgida. Los momentos equilibrantes ... pequeos

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Zapata atirantada

En zapatas excentricas ... tirante superior contrarresta.

Tirantes: cable, viga de acero o de concreto.

Columna con compresion adicional.


Zapata poste

Zapata de gran peralte ... H >> B y L. Aprovecha empuje pasivo y activo!. Se modela como columna sobre apoyo elstico.

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Zapata corrida

Llamado cimiento corrido bajo muros. Sus partes son cimiento y sobrecimiento. Sobrecimiento se arma en suelos de mal

comportamiento ... siempre fallar. Se modela como rgido en dos

direcciones: A lo largo ... como zapata alargada. A travs ... como zapata corta.

B=unidad de ancho.


Porqu Cimiento Combinado?

Soporta varios elementos a la vez ... columnas y/o muros.

No es econmica, se usa cuando los elementos estn muy cercanos y zapatas se superponen o el suelo es de mal comportamiento.

Puede modelarse: Rgida ... anlisis manual Flexible ... anlisis computacional

Tipos: combinada y losa.

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Losa de cimentacin

Para varias columnas, mucha superposicin o en suelos de baja capacidad.

Modelamiento: Rgido ... usar esttica y reducir a M y P unicos. Flexible ... usar MEF o aproximaciones.

Puede llevar vigas de refuerzo bajo muros, columnas o en toda la losa ... aumenta rigidez.

Mejor mtodo y sencillo ... MEF: Se modela apoyos por resortes. Lectura directa de reacciones y de M y V en losa.


Losa de cimentacin

Modelo rgido:

Modelo flexible:

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Losa de cimentacion


Porqu el termino Cimiento Conectado?

Cimientos conectados por viga de cimentacion ... generalmente son solo dos.

No es econmico, se usa cuando no se puede usar otras alternativas.

Tipos: conectada, en voladizo, viga de cimentacion. Se usa en suelos de mal comportamiento:

Zapatas en voladizo ... depende de Estructuras. Vigas de cimentacin ... depende de EMS.

OJO ... viga transfiere carga lateralmente que viene de todos los niveles superiores.

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Zapatas conectadas

Se debe transferir el momento de base a base por viga de conexin ... la base no tomara momentos.

Usado en: suelos de mal comportamiento, zapatas aisladas sin excentricidad o sobre aisladores.


Zapata en voladizo

Para dos columnas ... Se transfiere momento de una columna excentrica a una columna interna.

Viga sometida a elevado corte.

Viga no se apoya ... aflojar terreno bajo ella.

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Viga de cimentacin

Determinada por estudio de suelos: Suelos de mal comportamiento. Controlar asentamiento diferencial. Rigidizar cimentacin.

No se deberia calcular: Mas rigido, mas M (ver mtodo de cross) ... acero de

refuerzo exagerado. Solo controla asentamientos ... fallar.


Que tomo en cuenta para elegir tipo?

El estudio de mecnica de suelos lo debe indicar o alternativas.

Tipo de suelo y caractersticas de la zona. Casos similares o experiencias cercanas Diseo de la estructura y su comportamiento esperado. Diseo de la cimentacin y su comportamiento deseado. Economa.

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Caso I: centro comercial el carmen

Ubicado en Gamarra, la Victoria. Edificio aporticado y de albailera de los aos 70's. Se excav sin permiso hasta 2 stanos. Dao a la estructura irreversible ... reforzar. Se indic reforzar usando muros de cabeza, muros de

contencin de concreto ... todo arrisotrado por columnas. Se requera cimientos corridos. Ejemplo de olvido de las autoridades, indiferencia de

propietarios e ignorancia de empresario.


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Caso III: catedral de Pucallpa

Ubicado en plaza de armas de Pucallpa. Edificio de prticos de concreto armado que soporta

techo de acero ojival. Problema en cimiento:

Bajsima capacidad y alto asentamiento Empuje de arco voltea columnas. Usar relleno controlado ... poco espacio.

Solcuin: usar rigidez de arco de acero, nudo de cumbre rgido, arco llega perpendicular a base, columnas rgidas y redistribucin.


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Caso IV: Colegio especial San francisco

Ubicacion: Av. Ayacucho, Surco, Lima Colegio para educacin especial encarga la construccin

de salas de consultorios y tratamiento de 2 pisos. Se construye solo 1 piso, posee placas, columnas, vigas

y muros, ambientes de un mximo de 4m de luz. Problemas:

Fisuras grandes y profundas, verticales en muros y horizontales en placas y columnas.

Fisuras verticales en vigas y losas inclusive. Asentamiento severo por capa 2 de relleno?

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Cuestiones adicionales

Importante: Reconocimiento del terreno. Topografa que determine linderos y otras obras. Estudio de mecnica de suelos o estimacin. Registro de todo.

Estimacin (ver E050): Solo en comunes y menos de 500m2 y hasta 4 nvieles 02 calicatas mnimo de 3m de profundidad o 2,5m Ver capas, tipo de suelo, rellenos, napa, humedad,

estimar capacidad y profunidad de cimentacin.

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