Diseño de Fundaciones de Concreto Reforzado 1

8/19/2019 Diseño de Fundaciones de Concreto Reforzado 1

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DISEÑO DE FUNDACIONES DECONCRETO REFORZADO

I UNIDAD: GENERALIDADES


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INTRODUCCION

La cimentación es la parte estructural deledificio, encargada de transmitir las cargas alterreno, el cual es el único elemento que nopodemos elegir, por lo que la cimentación la

realizaremos en función del mismo. Dado que laresistencia y rigidez del terreno son, salvo raroscasos, muy inferiores a las de la estructura, lacimentación posee un área en planta muy

superior a la suma de las áreas de todos lospilares y muros de carga. Lo anterior conduce aque los cimientos sean en general piezas devolumen considerable, con respecto al volumen delas piezas de la estructura


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CLASIFICACION

Por su forma de trabajar las cimentaciones seclasifican en:

-Cimentaciones superficiales -Cimentaciones profundas -Cimentaciones especiales


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Las cimentaciones superficiales engloban laszapatas en general y las losas de cimentación.

Los distintos tipos de cimentación superficialdependen de las cargas que sobre ellas se aplican:Puntuales: Zapatas aisladas Centrada

Combinada Medianera EsquinaLineales: Zapatas corridas

Área: Losas de cimentación


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Z APATAS SUPERFICIALES


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ZAPATAS AISLADAS


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L AS ZAPATAS CORRIDAS PUEDEN SER:B AJO MURO B AJO PILARES B AJO MURO Y PILARES

EMPARRILLADOS


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LOSAS O PLACAS DECIMENTACION

Cuando son insuficientes otros tipos de cimentacióno se prevean asientos diferenciales en el terreno,aplicamos la cimentación por losas .

En general, cuando la superficie de cimentaciónmediante zapatas aisladas o corridas es superioral 50 % de la superficie total del solar, esconveniente el estudio de cimentación por placaso losas. También es frecuente su aplicación

cuando la tensión admisible del terreno es menorde 0.8 Kg/cm2 .


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CAMPO DE APLICACIÓN

-Los asientos en una cimentación directa son

aproximadamente el doble de lo admisible . -Cuando el Nivel freático se encuentra arriba del

nivel de la fundación por lo cual se encuentrasometidas a una subpresión , evitando así que

fluya el agua en un sótano . -Cuando se deba resistir altas deformaciones

laterales provocadas por movimientos sísmicos. -Para la estabilidad de una cimentación por placa

o losa es condición indispensable que laresultante de cargas y la reacción del terrenosean colineales y pasen por el centro de gravedadde la placa .


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DE ESPESOR CONSTANTE


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CON REFUERZOS O CAPITELES


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NERVADA


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ESPECIALES EN FORMA DE CAJÓN.


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CIMENTACIONES PROFUNDAS

En ocasiones, cuando comenzamos a realizar laexcavación para la ejecución de una obra,podemos encontrarnos diversas dificultades paraencontrar el estrato resistente o firme dondequeremos cimentar . O simplemente se nospresenta la necesidad de apoyar una cargaaislada sobre un terreno sin firme, o difícilmenteaccesible por métodos habituales.

En estos casos se recurre a la solución de

cimentación profunda, que se constituye pormedio de muros verticales profundos , los murospantalla o bien a base de pilares hincados operforados en el terreno , denominados pilotes .


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TIPOS DE CIMENTACIÓN PROFUNDA

a) Pilotes aislados: También denominados pila-pilote.Suelen ser elementos de gran capacidad portante queprolongan la estructura de la pila de apoyo dentro delterreno, hasta la profundidad requerida. Es unasolución bastante extendida para puentes de lucesmoderadas. Se ha aplicado en muchas ocasiones conpilotes hincados.

b) Grupos de pilotes: Es la solución más usual. Lacarga de la pila se transmite a varios pilotes a travésde un encepado relativamente rígido, que enlaza suscabezas.

c) Zonas pilotadas: Pilotes regularmente espaciadosque en ocasiones se usan para reducir asientos omejorar la seguridad frente al hundimiento de losas,terraplenes etc. Suelen ser pilotes de escasacapacidad de soporte individual.


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CLASIFICACION POR FORMA DE TRABAJO

a) Pilotes por fuste o fricción: En aquellosterrenos en los que la capacidad portante crece deuna manera paulatina con la profundidad, sinexistir un nivel claramente más resistente, elpilotaje transmitirá su carga al terreno

fundamentalmente a través del fuste. Se suelendenominar pilotes «flotantes».

b) Pilotes por punta: En aquellos terrenos en losque aparezca, a cierta profundidad, un estrato

claramente más resistente, las cargas del pilotajese transmitirán fundamentalmente por punta. Sesuelen denominar pilotes «columna».


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CARGA


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CLASIFICACION POR MÉTODO CONSTRUCTIVO:

Pilotes prefabricados hincados: Su ejecuciónimplica el desplazamiento del terreno y ellopuede inducir cierto aumento de la compacidaddel mismo.

Pilotes perforados (o excavados) de concretocolado «in situ»: Suelen colarse en perforacionesprevias que pueden realizarse con técnicasbastantes diferentes entre sí.


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PILOTES HINCADOS


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PILOTES PERFORADOS


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CLASIFICACION POR TIPO DE MATERIAL

Concreto colado «in situ»: Son los que se utilizan conmás frecuencia. Normalmente se realizan medianteperforación o excavación previa, aunque tambiénpueden ejecutarse mediante desplazamiento delterreno o con técnicas mixtas (excavación ydesplazamiento parciales).

• Concreto precolado: Puede ser concreto reforzado yde concreto. Normalmente se utilizan para fabricarpilotes hincados.

• Acero: Suelen utilizarse secciones tubulares o

perfiles en doble U, o en H • Madera: Es una solución común para pilotar zonasblandas amplias, para apoyo de estructuras con losa oterraplenes. El tipo de madera más usado es el troncode eucalipto.


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CLASIFICACION POR FORMA DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL


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CLASIFICACION SEGÚN EL DIÁMETRO DEL PILOTE

micropilotes : diámetro menor de 200 mm . Seemplean en obras de recalce .

pilotes convencionales : de 300 a 600 mm

pilotes de gran diámetro : diámetro mayor de 800mm pilotes pantalla , de sección pseudorectangular pilotes de sección en forma de cruz

PROCEDIMIENTOS DE


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PROCEDIMIENTOS DEEJECUCIÓN

Pilotes colados en entubaciones metálicas («camisas») recuperables: Es lapráctica más habitual para construir pilotes de gran calidad. La entubaciónmetálica se avanza hasta la zona de empotramiento donde el terreno ya ofreceparedes estables. Su fondo se puede limpiar e inspeccionar, inclusodescendiendo personas a su punta, cuando se trata de diámetros grandes ( D >1,5 m, aproximadamente). La entubación se retira al mismo tiempo que secuela el pilote. Existe la posibilidad de dejar una camisa metálica perdida(interior a la entubación) para

evitar el posible «corte» del pilote en tramos de terrenos blandos. • Pilotes excavados sin entubación: Cuando las paredes de la excavación

resultan estables, los pilotes pueden excavarse sin ninguna entubación(excavación «en seco»). Cuando las paredes son inestables, la perforación delterreno puede estabilizarse con lodos bentoníticos (o con polímeros), quedespués son expulsados por el hormigón al rellenar la excavación.

• Pilotes barrenados: La contención del terreno la produce el propio elementode excavación (barrenas o hélices continuas). Alcanzado el fondo, se pone en

obra el hormigón, invirtiendo el sentido de giro de la barrena. La armadura que el pilotaje pueda necesitar se

coloca a posteriori, hincándola en el hormigón aún fresco. Aunque sólo se hayancitado tres procedimientos «genéricos», ha de decirse que pueden existir muchosotros.


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ESPECIFICACIONES DEL ACI 318-2005 PARA ZAPATAS


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CARGAS Y REACCIONES

Las zapatas y los cabezales de pilotes se debendiseñar para resistir los efectos de las cargasaxiales, cortante y momentos aplicadosmayorados. El tamaño (área de la base) de una

zapata, o la distribución y el número de lospilotes, se determina en base a la tensiónadmisible del suelo o a la capacidad admisible delos pilotes, respectivamente. La tensión admisible

del suelo o la capacidad de los pilotes sedetermina utilizando los principios de laMecánica de Suelos de acuerdo con losreglamentos aplicables.


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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO 1. El tamaño de la zapata (dimensiones en planta) o el número y la

distribución de los pilotes se determina en base a las cargas(permanentes, sobrecargas, de viento, sísmicas, etc.) no mayoradas(de servicio) y a la tensión admisible del suelo o la capacidad delpilote (15.2.2).

2. Una vez establecidas las dimensiones en planta, la altura de lazapata y la cantidad de armadura requerida se determinan en base a

los requisitos de diseño que se exigen en el Código (15.2.1). Laspresiones de servicio y los cortantes y momentos resultantes semultiplican por los factores de carga que corresponda especificados enel artículo 9.2 y se utilizan para dimensionar la zapata.

A los fines del análisis, se puede asumir que una zapata aislada esrígida, con lo cual para cargas centradas se obtiene una tensión del

suelo uniforme y para cargas excéntricas se obtiene una distribucióntriangular o trapezoidal (combinación de carga axial y flexión). A lazapata sólo se debe transmitir el momento flector que existe en labase de la columna o cabezal. No es necesario transmitir a la zapatael mínimo momento requerido en el artículo 10.12.3.2 porconsideraciones de esbeltez (R15.2).


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MOMENTOS EN LAS ZAPATAS

En cualquier sección de una zapata, el momentoexterno debido a la presión en la base se debedeterminar haciendo pasar un plano vertical através de la zapata y calculando el momento de

las fuerzas que actúan en la totalidad del área dela zapata ubicada a un lado del plano vertical. Elmáximo momento mayorado en una zapataaislada se determina haciendo pasar un plano

vertical a través de la zapata en las seccionescríticas ilustradas en la Figura (15.4.2).

SECCIONES CRITICAS POR


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SECCIONES CRITICAS PORFLEXION

DISTRIBUCIÓN DEL REFUERZO POR


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DISTRIBUCIÓN DEL REFUERZO POR FLEXIÓN


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ESFUERZO DE CORTE EN LASZAPATAS


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RESISTENCIA AL CORTANTE DEL CONCRETO POR PENETRACION


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bo= Perimetro de Corte α

s es 40 para columnas interiores, 30 para

columnas de borde, y 20 para columnas enesquina. La ecuación (11-35) establece el límite

superior para Vc . La Ecuación (11-33) considerael efecto de βc, que es la relación entre la longituddel lado mayor y la longitud del lado menor de lacolumna, carga concentrada o superficie de

reacción. bo= Perimetro de Corte


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TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS EN LA BASE DECOLUMNAS, TABIQUES O PEDESTALES ARMADOS


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S OS S O A A CA GAS


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ESFUERZOS EN EL SUELO BAJA CARGASEXCENTRICAS


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CUANDO E=B/6 EL QMIN ES IGUAL A CERO, PERO CUANDO E>B/6 QMIN SERÁ NEGATIVO, LO QUE INDICA QUE EXISTE ESFUERZO DE TENSIÓN EN EL SUELO, PROVOCANDO UNA SEPARACIÓN ENTRE LA ZAPATA Y EL SUELO, Y REDUCIÉNDOSE EL ÁREA DE CONTACTO POR LO CUAL EL ESFUERZO EFECTIVO EN EL SUELO SERÁ MAYOR, Y TENDRÁ EL VALOR CALCULADO CON LA SIGUIENTE ECUACIÓN:

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