8/3/2019 Final Cimentaciones

1/59

MDULO DE CIMENTACIONES ESPECIALES

CONTENIDO

CAPITULO 1.- LA CONSTRUCCIN EN EL ECUADOR

1.1 Introduccin.

En el Ecuador, el sector de la construccin ha tenido una contraccin mayor que

la economa en su conjunto, debido a la crisis que afecta a toda la regin. Cercadel 7,5% de la poblacin econmicamente activa del Ecuador depende de la

construccin, sin embargo debido a una serie de factores entre ellos los precios de

los materiales de la construccin, el ndice de desempleo a aumentado muchas

personas se encuentran sin trabajo, esto sucedi a raz de la dolarizacin, el nuevo

esquema monetario permitir al sector privado planificar sus inversiones a corto,

largo y mediano plazo, sin temor a los sobresaltos de la devaluacin de la moneda,

adems permitir a la banca determinar la capacidad real de pago y, abrirnuevamente las lneas de crditos. La estabilidad monetaria abre las puertas a las

concesiones y la inversin extranjera, as como al desarrollo hotelero e industrial.

El gobierno ha generado recursos que se destinaran a financiar programas de

vivienda de inters social en coordinacin con el sistema de incentivos, bono y

crditos del Gobierno, asequible para todas las capas de la sociedad. De esta

manera, se reducira el dficit habitacional existente en Ecuador y se generaran

ms puestos de trabajo.Cada ao se entregan ms de 500 millones en crditos hipotecarios ello ha servido

de fortaleza para el rea nacional de la construccin. El rea de la construccin se

ha mantenido pese a la crisis econmica y al ascenso del 4% de la mora

hipotecaria, dicen algunos expertos del campo.

Edificar una vivienda segura y formal cuesta 10% ms del valor de una informal.

Se estima que los elementos estructuralmente resistentes (columnas, muros, vigas,

techos, entre otros), representan entre 20 y 35% de los costos totales de

construccin.

~ 1 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

2/59

1.2 La construccin en el Ecuador.

La construccin es todo aquello que exige, antes de hacerse, tener o disponer deun proyecto o plan predeterminado, o que se hace uniendo diversos componentes

segn un orden determinado.

El gobierno es el principal autor ya que gracias a la generacin de recursos es

posible hablar de construccin, nos referimos a diversas formas y combinaciones

de cmo hacer o crear varios tipos de estructuras.

En nuestro pas al llevar la construccin al terreno se emplea la mano de obratradicional es decir con la intervencin de personas calificadas para este tipo de

trabajo, adems se trabaja con aparatos superiores y ms integrados en algunos

casos.

Es importante la coordinacin de las dimensiones en base al cdigo Ecuatoriano

de la construccin, por lo tanto, es por esto que diseamos las edificaciones y los

aparatos se elaboran en una diversidad de patrones estndar, lo que disminuye los

errores y las malas edificaciones en la construccin, y as evitamos tener que

romper paredes, tapar huecos, etc., una vez que se han realizado. Sin olvidar los

agregados y cemento que cumplan con los estndares de calidad los mismos que a

futuro brindarn economa, seguridad y durabilidad de las edificaciones.

La construccin es la misma en cualquier parte del mundo solamente con la

variacin de los cdigos respectivamente.

Las construcciones han ido creciendo y mejorando en el Ecuador, llegando as a

construir grandes complejos y estructuras, centros comerciales, puentes, campos

universitarios, aeropuertos, etc.

~ 2 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

3/59

1.3 La Globalizacin.

La construccin es definida como la combinacin de materiales y servicios para la

produccin de bienes tangibles. La construccin aporta bienes de capital fijo, los

cuales son vitales para el crecimiento de la economa. Sin la evolucin de la

industria de la construccin no es posible concebir el desarrollo econmico de un

pas. Por este motivo es importante ligar la industria de la construccin con la

economa.

Para asimilar el desarrollo y la organizacin se requiere de mejores mtodos,

equipos, materiales y componentes y tener los factores importantes para los

consumidores costo-calidad-tiempo; los ms afectados son los pases en vas de

desarrollo que son indefensos bajo los pases industrializados, y son los que sufren

peligros como crisis social y financieros.

La caracterstica ms importante de la globalizacin dentro de la construccin es

la innovacin tecnolgica lo que permitira un desarrollo de investigaciones

(laboratorio, equipo, personal calificado, entre otros); este proceso indica cambios

que satisfacen al modo y estilo de vida.

1.4 Cdigos de Construccin.

El pas ha tenido dos normativas para la construccin de edificaciones. La primera

entr en vigencia en 1949, luego del terremoto que sucedi ese ao y que

ocasion la muerte a ms de seis mil personas. Veintisis aos ms tarde, en 1975,

la normativa fue modificada y actualizada a la de Seguridad Internacional de esa

poca.

Con este inconveniente, y obligados por la fragilidad de las edificaciones que se

construan en el pas, las autoridades aprobaron, en 2002, el Cdigo Ecuatoriano

de la Construccin, que establece los parmetros mnimos sobre los peligros

ssmicos, espectros de diseo y requisitos mnimos de clculo para diseos

sismoresistentes.

EL Cdigo est quedando obsoleto ante las nuevas exigencias mundiales, donde

prima la seguridad para la poblacin; el Ministerio de Desarrollo Urbano y

~ 3 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

4/59

Vivienda (Miduvi), junto a organismos especializados, como el Instituto

Geofsico de la Politcnica Nacional y la Cmara de Construccin de Quito,

trabaja en su modernizacin.

Adems del Cdigo Ecuatoriano tenemos un marco referencial:

El cdigo ACI 318 provee requisitos mnimos para el diseo y construccin de

elementos de hormign estructural que formen parte de estructuras construidas de

acuerdo con un cdigo general de construccin, del cual forma parte.

Para estructuras especiales tales como arcos, tanques, contenedores, silos,

estructuras resistentes a las explosiones y chimeneas, sus requisitos gobernarn

cuando sean aplicables.

ASTM Standards in Building Codes ( Normas de ASTM en los Cdigos de

construccin) contiene cada mtodo de prueba, especificacin, gua u otro

documento activo al que se hace referencia en varios grupos de cdigos aplicables

a los materiales.

Estas normas son de gran importancia para ingenieros ya que las usan en sus

laboratorios, oficinas y en sus planos.

Las especificaciones AISC (American Institute of Steel Construction), provee

criterios de diseo para la parte del refuerzo en estructuras de hormign armado.

1.5 Cdigo Ecuatoriano de la Construccin CEC.

Las especificaciones de este captulo deben ser consideradas como requisitos

mnimos a aplicarse para el clculo y diseo de una estructura, con el fin de

resistir eventos de origen ssmico. Dichos requisitos se basan principalmente en el

comportamiento dinmico de estructuras de edificacin. Para el caso de

estructuras distintas a las de edificacin, tales como reservorios, tanques, silos,

puentes, torres de transmisin, muelles, estructuras hidrulicas, presas, tuberas,

etc., cuyo comportamiento dinmico es distinto al de las estructuras de

edificacin, se debern aplicar consideraciones adicionales especiales que

complementen los requisitos mnimos que constan en el presente cdigo.

~ 4 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

5/59

Es la intencin del presente cdigo cumplir con los requisitos aqu detallados,

para que se proporcione a la estructura de un adecuado diseo sismo-resistente

que cumpla con la siguiente filosofa:

- Prevenir daos en elementos no estructurales y estructurales, ante terremotos

pequeos y frecuentes, que pueden ocurrir durante la vida til de la estructura.

- Prevenir daos estructurales graves y controlar daos no estructurales, ante

terremotos moderados y poco frecuentes, que pueden ocurrir durante la vida til

de la estructura.

- Evitar el colapso ante terremotos severos que pueden ocurrir rara vez durante la

vida til de la estructura, procurando salvaguardar la vida de sus ocupantes.

Estos objetivos se consiguen diseando la estructura para que:

- Tenga la capacidad para resistir las fuerzas especificadas por el cdigo.

- Presente las derivas de piso, ante dichas cargas, inferiores a las admisibles.

- Pueda disipar energa de deformacin inelstica, dado que el sismo de diseo

produce fuerzas mucho mayores que las equivalentes especificadas por el cdigo.

La memoria de clculo incluir una descripcin del sistema estructural, los

parmetros utilizados para definir las fuerzas ssmicas de diseo, el espectro de

diseo o cualquier otro mtodo de definicin de la accin ssmica utilizada, as

como tambin los desplazamientos y derivas mximas que presente la estructura,

demostrando el cumplimiento de las especificaciones de este cdigo, debiendo

incluir una descripcin de la revisin del comportamiento inelstico, acorde con la

filosofa descrita.

Todo los profesionales e instituciones pblicas y privadas dedicados a tareas de

diseo, construccin o fiscalizacin, tienen la obligacin de cumplir y hacer

cumplir los requisitos mnimos establecidos en el presente cdigo, el conjunto de

especificaciones bsicas adecuadas para el diseo de estructuras que estn sujetas

a los efectos de terremotos que podran presentarse en algn momento de su vida

til.

CAPITULO 2.- LA OBRA CIVIL

~ 5 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

6/59

2.1 La obra civil

El nombre de ingeniera civil nace cuando un ingeniero ingls decide retirarse del

ejrcito y ofrecer sus servicios profesionales a entes y personas privadas.

Consecuentemente la obra civil se denomina a todas las obras de ingeniera que se

encuentre dentro de un marco de aplicabilidad en la administracin del ambiente

urbano principalmente, y frecuentemente rural; no slo en lo referente a la

construccin, sino tambin, al mantenimiento, control y operacin de lo

construido, as como en la planificacin de la vida humana en el ambiente

diseado desde esta misma.Esto comprende planes de organizacin territorial tales como prevencin de

desastres, control de trfico y transporte, manejo de recursos hdricos, servicios

pblicos, tratamiento de basuras y todas aquellas actividades que garantizan el

bienestar de la humanidad que desarrolla su vida sobre las obras civiles

construidas y operadas por ingenieros.

Previo a la ejecucin de la obra civil se debe considerar:

- El anlisis del proyecto a ejecutarse.- Diseo considerando el Cdigo Ecuatoriano de la Construccin.

- Memoria descriptiva del proyecto.

- Presupuesto detallada del proyecto.

- Establecer los recursos materiales a ser utilizados en la obra y disponerlos

de forma adecuada.

- Organizar y distribuir las cargas de trabajo.

- Representar los planos necesarios para la definicin del proyecto siguiendoun orden, identificacin y especificaciones dadas.

Dentro de la obra civil se debe considerar:

- Adaptar el proyecto a la obra civil.

- Medir y valorar unidades en obra.

- Ejecucin en obra con los planos definitivos entregados, cuyas soluciones

constructivas y estructurales se reflejan en los mismos.

~ 6 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

7/59

- Controlar la calidad de los materiales y mortero que cumplan con las

normas y especificaciones dadas.

- Verificar los respectivos ensayos para cada etapa del proyecto.

- Seguir el control adecuado de medio ambiente.

Todo aquello mencionado llevar a la culminacin de un proyecto seguro,

econmico y durable.

2.2 Superestructura e Infraestructuras.

La superestructura es la parte de una construccin que est por encima del niveldel suelo la exigencia bsica es que debe cumplir con equilibrio y estabilidad, se

sostiene en columnas u otros elementos de apoyo; se diferencia de la

infraestructura que es la parte de la construccin que se encuentra bajo el nivel del

suelo, estas estructuras se conocen como cimentaciones que pueden ser

superficiales o profundas.

2.3 Estructuras Anlisis de Cargas.

En las estructuras se considera:

Distribucin de cargas uniformes

Cuando estn involucradas cargas uniformes de piso, el anlisis puede limitarse a

la consideracin de la carga muerta total sobre todas las luces, en combinacin

con la carga viva total sobre luces adyacentes y sobre luces alternadas.

Cargas concentradas

Deben tomarse precauciones para el diseo de pisos para una carga concentrada

(como las especificadas en la Tabla No. 2.3.1), colocada sobre cualquier rea de

0,25 m2, si es que esta carga, actuando sobre el piso no cargado de otra forma,

produjera esfuerzos mayores que aquellos causados por la carga uniforme

requerida para el mismo.

~ 7 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

8/59

Tabla No. 2.3.1. Cargas uniformes y concentradas.(ACI)

En pisos donde se usan o almacenan vehculos deben considerarse cargas

concentradas, consistentes en dos o ms cargas nominalmente espaciadas a 1,50 m

centro a centro, sin tomar en cuenta las cargas vivas uniformes. Cada carga debe

ser el 40% del peso bruto del vehculo de mximo tamao. Debe utilizarse la

condicin de carga viva, concentrada o uniforme, que produzca los mayores

esfuerzos.

El piso de garajes para vehculos particulares debe disearse para una carga

concentrada, por rueda, no menor de 1000 Kg, sin considerar cargas vivas

uniformes. Debe utilizarse la condicin de carga viva, concentrada o uniforme,

que produzca los mayores esfuerzos.

Cargas por tabiques divisores

~ 8 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

9/59

En edificios de oficinas y en otros, donde la divisin de locales est sujeta a

cambios, los pisos deben disearse para soportar, adicionalmente a todas las otras

cargas, una carga muerta uniformemente distribuida, que represente el peso de los

tabiques divisorios.

Anlisis de cargas actuantes

Ejemplo de anlisis de cargas en losas alivianadas

Determinacin de la carga muerta:

Datos generales para clculo de carga muerta:

- Espesor de la losa adoptado

- rea de la losa

- Nmero de bloques segn sean las dimensiones de alivianamiento.

- Peso del bloque (segn ensayo realizado en fbrica de bloque).

- Peso del recubrimiento de la losa

- Peso de la mamposteria (segn norma ACl tabla 4.1)

Volumen de cada bloque de alivianamiento = B x H x P generalmente (0.40 x

0.15 x 0.20)

Volumen total de alivianamientos = # bloques x volumen de cada bloque

Volumen de hormign = rea de la losa x espesor volumen total de

alivianamientos

Peso del volumen de hormign = Volumen de hormign x 2.4 Ton/m3

Peso de alivianamientos = # Bloques x peso de cada bloque

~ 9 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

10/59

Peso total de la losa = Peso del volumen de hormign + peso de alivianamientos

Peso de la losa por metro cuadrado = Peso total de la losa / rea de la losa

CARGA MUERTA = Peso de la losa + peso de recubrimiento + Peso de

mampostera

Determinacin de la carga viva:

Datos generales para clculo de carga viva:

Carga viva para residencias (segn norma ACl tabla 4.1

Carga viva para cubiertas accesibles (segn norma ACl )

Carga viva para cubiertas inaccesibles (segn norma ACl )

Determinacin de la carga Ssmica:

Clculo del corte basal: V = (Z I K C S W)

Siendo: V = Corte basal

Z = Riesgo ssmico

I = Importancia de ocupacin

K = Esta en funcin del tipo de estructura a emplearse

C = Flexibilidad del edificio

S = Interaccin suelo estructura

W = Peso total del edificio

~ 10 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

11/59

Riesgo ssmico (Z) = En el Ecuador el riesgo ssmico es alto por lo que

adoptamos un factor de riesgo Z = 1.00

Importancia de ocupacin (I) = La estructura ser ocupara por un nmero de

personas menor a 300 (en una habitacin) por lo que asumimos el valor

que establece el cdigo ecuatoriano de la construccin en la tabla 12.4.2

(a) I = 1.00

Tipo de estructura (K) = Podemos considerar a esta estructura como flexible

pues no posee diafragmas, diagonales, etc que favorezcan su rigidez porlo que asumimos el valor que establece el cdigo ecuatoriano de la

construccin en la tabla 12.4.2 (b) K = 0.67

Flexibilidad de la estructura (C) = 1/15 x 1/ T Siendo:

T = Periodo de vibracin del edificio.

T = (0.09 X H) / D

Siendo: H = Altura del edificio eje Y

D = Distancia del edificio en el eje X

Tambin se puede calcular el periodo de vibracin del edificio aplicando la

formula:

T= 0.1 x # pisos

Nota: segn el Cdigo ecuatoriano de la construccin en el numeral (12.4.4)

establece que el valor de C debe ser menor o igual a 0.12

Interaccin suelo estructura (S) = como no conocemos el periodo de vibracin

del suelo (Ts), asumimos el valor dado por el cdigo ecuatoriano de la

construccin en el numeral (12.4.9) que establece el valor de S = 1.5

~ 11 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

12/59

Nota: El cdigo ecuatoriano de la construccin establece en el numeral (12.4.2)

que el producto de la Flexibilidad de la estructura (C) por la interaccin del suelo

(S) debe ser menor o igual a 0.14

C x S 0.14

Nota: El cdigo ecuatoriano de la construccin establece en el numeral (12.4.2)

que el producto del tipo de estructura (K) por la Flexibilidad de la estructura (C)

debe estar entre los valores de 0.12 a 0.25

0.12 K x C 0.25

Peso total del edificio (W) = Carga muerta Total + 25 % carga viva del piso

Se calcula el 25 % de carga viva total.

2.4 Cargas Muertas Vivas Sismo Viento Otras.

Al seleccionar las cargas se considera las combinaciones de carga ms

desfavorables que pueden ocurrir dentro de lo aceptable.

Entre las cargas que una estructura recibir durante su vida til tenemos.

Cargas muertas son aquellas que su magnitud permanece constante y se

mantienen fijas en el mismo lugar, tal como el peso propio de la estructura y las

cargas permanentes que soporta. Se determinan las cargas muertas mediante un

prediseo o diseo de los elementos que mayormente aportan a este tipo de carga,

como: los pisos o tableros, los muros, el material de cubierta, los acabados de

piso, etc.

Cargas vivas son aquellas que pueden cambiar de magnitud y lugar, tales como:

la carga de vehculos, la gente, gras,.., etc. Para el anlisis de la estructura

sometida a estas cargas pueden aplicarse cargas equivalentes uniformes y/o

puntuales.

~ 12 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

13/59

Cargas de aplicacin temporal, entre estas tenemos las siguientes:

Cargas laterales se refieren al sismo, se usan en el diseo sismo- resistente de

edificios altos y bajos, para lo cual se emplean modelos estticos y dinmicos que

transforman las aceleraciones ssmicas en sistemas de fuerzas que dependen de la

masa de la estructura.

Fuerzas de viento estas cargas pueden ser presiones sobre superficies verticales a

barlovento, presiones o succiones sobre superficies inclinadas a barlovento y

succiones sobre superficies verticales o inclinadas a sotavento.

Otras cargas tal como: granizo o lluvia estas cargas en algunos casos ocasiona

grandes deflexiones debido al encharcamiento de agua debido a la cantidad de

granizo o presencias de lluvias; presin de tierras sobre muros y cimientos, las

presiones y subpresiones hidrostticas, las fuerzas trmicas por cambios de

temperatura, las cargas de impacto por la vibracin de cargas mviles, las fuerzas

centrfugas en puentes en curva, etc.

2.5 Sistemas de Entrepisos. Tipos de Losas.

Durante la etapa del diseo de un entrepiso u otro sistema estructural se debe

considerar la resistencia de los materiales componentes, donde se toman todos

aquellos efectos de esfuerzos y lmites de funcionalidad aplicables, producto

generalmente de un anlisis estructural, de tal manera que la estructura final sea

segura y capaz de soportar todas las condiciones de servicio consideradas oidealizadas en el modelo usado.

Dentro de los sistemas de entrepiso tenemos losas de estructura convencional,

losas con materiales ms livianos, mtodos ms eficientes y rpidos de construir y

teoras de diseo que redunden en economa y optimizacin del servicio de la

estructura. Si la losa se construye con elementos prefabricados, estos deben unirse

entre ellos y deben conectarse a las vigas que rodean la vivienda

~ 13 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

14/59

Las losas de entrepiso deben ser lo suficientemente rgidas para garantizar que

todos los muros se muevan uniformemente, razn por la cual es necesario

arriostrarlas y anclarlas a los muros o vigas de soporte.

TIPOS DE LOSAS

Segn el tipo de apoyo:

Losas sobre vigas: estas losas estn soportadas por vigas compactas de mayor

peralte, o pro vigas de otros materiales independientes e integrados a la losa.

Losas sustentadas sobre muros: estn soportadas por muros de hormign, murosde mampostera o de otro material.

Losas planas: se mantienen directamente sobre las columnas estas losas en su

forma tradicional no poseen resistencia suficiente para irrumpir dentro del rango

inelstico de comportamiento de los materiales, estas no son ajustadas para zonas

de alto riesgo ssmico.

Losas Planas con Vigas Embebidas: estos tipos de losas son muy resistentes

frente a los sismos ya que estas estn incorporadas con vigas banda o embebidas

para mejorar su comportamiento frente a los terremotos, estas pueden ser tiles

para edificios de hasta 4 plantas, con luces y cargas pequeas y medianas.

Segnla direccin de trabajo:

Losas Bidireccionales: Estas losas son conocidas por este nombre ya que lageometra de esta y el tipo de apoyo determina la magnitud de los esfuerzos en

dos direcciones ortogonales, o sea, que se sustentan en dos direcciones

ortogonales, que se desarrollan esfuerzos y deformaciones en ambas direcciones.

La relacin entre la dimensin mayor y la menor del lado de la placa es de 1.5 o

menos, se utilizan placas reforzadas en dos direcciones.

Losas Unidireccionales: se consideran unidireccionales cuando los esfuerzos en

una direccin son preponderantes sobre los esfuerzos en la direccin ortogonal,

~ 14 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

15/59

Son aquellas en que la carga se transmite en una direccin hacia los muros

portantes; son generalmente losas rectangulares en las que un lado mide por lo

menos 1.5 veces ms que el otro. Estas losas se comportan como vigas anchas, las

cuales se suelen disear tomando como referencia un metro de ancho.

Segn la distribucin interior del hormign:

Losa Maciza: se llama as cuando el hormign ocupa todo el espesor de la losa.

Losa Alivianada: parte del volumen de la losa es ocupado por materiales ms

livianos como: bloque, ladrillo, mdulos, o espacios vacos para rebajar su peso e

incrementar el espesor para darle mayor rigidez transversal a la losa.

Losas segn el tipo de material estructural:

Losas o placas en concreto (hormign) reforzado: Son las ms comunes que se

construyen y utilizan como refuerzo barras de acero corrugado o mallas metlicas

de acero.

Losas o placas en concreto (hormign) pretensado: Son las que utilizan cables

traccionados y anclados, que le transmiten a la placa compresin. Este tipo de losa

es de poca ocurrencia en nuestro medio y slo lo utilizan las grandes empresas

constructoras que tienen equipos con los cuales tensionan los cables.

Losa o placas apoyada en madera: Son las realizadas sobre un entarimado de

madera, complementadas en la parte superior por un diafragma en concreto

reforzado.

Losa con placa colaborante: Son las que se funden sobre una lmina de acero

delgada y que configura simultneamente la formaleta y el refuerzo inferior del

concreto que se funde encima de ella. Tiene un uso creciente en el medio

constructivo nacional.

~ 15 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

16/59

Losas o placas en otro material: Son placas generalmente prefabricadas

realizadas en materiales especiales como arcilla cocida, plstico reforzado,

lminas plegadas de fibrocemento, perfiles metlicos etc.

2.6 Comparaciones: Volmenes de Hormign y Rigideces.

Entre las principales diferencias de los distintos tipos de losas podemos mencionar

lo ms comn que se tiene en nuestro medio, tanto en volumen de hormign y

rigideces:

En losas alivianadas parte del volumen de la losa es ocupado por materiales ms

livianos para rebajar el peso; a mayor espesor de la losa mayor peso propio en

consecuencia mayor volumen de hormign y mayor rigidez transversal de la losa.

En losa utilizando mdulos de alivianamiento se consigue aligerar mas la

estructura, por consecuente los mdulos son de mayor tamao lo que implica un

incremento en el espesor de la losa por lo tanto se tiene una mayor rigidez

estructural.Ejemplo:

Se tiene una losa de espesor t=0.20m determinar el peso de la misma:

t

1.00m

CC

t-CC

Datos:

t = 0.20 mc.c = 0.05 mPeAL = 1.80 T/m3

PEH = 2.40 T/m3

~ 16 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

17/59

PeAL = Peso especfico promedio alivianamiento

PEH = Peso especifico del hormign

Clculo:

HA: PP=(1.80*0.20*0.15+1*1*0.05)2400= 250

Bloques: PP=8*12 = 96

PP= 346 kg/m2

Se tiene una los a de espesor t=0.25m determinar el peso de la misma:

HA: PP = (1.80*0.20*0.20+1*1*0.05)2400= 293

Bloques: PP = 8*14 = 112

PP= 405 kg/m2

Se tiene una losa de espesor alivianad con mdulos de 60*60 como se indica en la

figura determinar el peso de la misma:

t

Clculo:

PPMod=((0.10*0.7+0.10*0.6)+0.7*0.7*0.05)2400= 143.04 kg/mdulo

PP/ m2= 143.04/0.7*0.7=292 kg/m2

~ 17 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

18/59

- En losas con placa colaborante es mucho menor el peso de la estructura,

debido a sus espesores la rigidez estructural es menor.

2.7 Conclusiones Ventajas Desventajas.

En el caso de losas macizas su peso es mayor ya que el hormign ocupa todo el

espesor de la losa, y cuyo uso, en general, es un desperdicio; la rigidez transversal

es mejor que en el caso de una losa alivianada de pequeo espesor esto es 20cm.

Las losas alivianadas son utilizadas cuando el espesor de la losa es importante, ya

sea por condicin de resistencia o deformacin, se puede disminuir su peso,eliminando parte del hormign de las zonas traccionadas donde no colabora.

El uso de losas utilizando mdulos de alivianamiento sean estos ladrillos, bloques,

casetones, entre otros se consigue aligerar mas la estructura por lo tanto es ms

econmica; a diferencia de una losa con viga peraltada, su peralte seria el espesor

de la losa y la cuanta seria enorme, por eso es antieconmica.

En el caso de los entrepisos metlicos, viguetas metlicas ms una losa en

concreto fundido en sitio (placa colaborante), el resultado es un sistema de

entrepiso liviano, fcil y rpido de construir y con un ahorro importante de

material que beneficia en dos aspectos el proyecto. El primer aspecto tiene que ver

con el uso eficiente de los materiales, generando menos desperdicios; el segundo

se relaciona con el aligeramiento total de la estructura (peso muerto) resultando en

elementos estructurales principales menos exigidos, como columnas y vigas,especialmente con lo relacionado a cargas ssmicas debido a la reduccin de masa

dinmica , vindolo de otro modo, en la posibilidad de disminuir secciones

transversales de los elementos portantes. Sin embargo, pese a todas estas ventajas,

para grandes separaciones entre apoyos siempre es aconsejable hacer un anlisis

de las vibraciones inducidas por los ocupantes humanos.

2.8Recomendaciones prcticas.

~ 18 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

19/59

Las losas de hormign armado debern ser construidas considerando las cotas en

los planos definitivos, niveles, rasantes y tolerancias para determinar el tipo de

estructura a utilizase.

Independientemente del tipo de losa a construirse se debe verificar, que el

hormign cumpla con las especificaciones tcnicas, si los resultados son menores

a la resistencia especificada por el diseador del proyecto, se debe desechar la

mezcla y preparar una nueva.

CAPITULO3.- LAS CIMENTACIONES

3.1. Las cimentaciones en Ingeniera Civil

Las cimentaciones en ingeniera civil son el conjunto de elementos estructurales

cuya misin es recibir y transmitir las cargas de la estructura al suelo.

Cuando los suelos reciben las cargas de la estructura, se comprimen en mayor o

en menor grado, y producen asentamientos de los diferentes elementos de la

cimentacin y por consiguiente de toda la estructura. Durante el diseo se deben

controlar tanto los asentamientos absolutos como los asentamientos diferenciales.

3.2. Importancia de las cimentaciones

La cimentacin juega un papel muy importante dentro de la edificacin ya que

estos son los que distribuyen las cargas de la estructura hacia el suelo, de tal

manera que el suelo y los materiales que lo constituyen tengan una capacidad

suficiente para soportarlas sin sufrir deformaciones excesivas. Dependiendo de la

interaccin del suelo y la cimentacin, las caractersticas de esta cambiarn en

cuanto a su tipo, forma, costo, etc. De aqu se concluye que, si se quiere una

construccin segura y econmica, se debe tener conocimientos en mecnica de

suelos y diseos de cimentaciones.

3.3. Los suelos como materiales de construccin

El suelo constituye el material de ingeniera ms heterogneo y ms impredecible

en su comportamiento, es por ello que los coeficientes de seguridad que suelen

utilizarse son al menos de 3 con relacin a la resistencia. La presencia de

~ 19 ~

http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_estructuralhttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_estructuralhttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)

8/3/2019 Final Cimentaciones

20/59

diferentes tipos de suelos y de distintos tipos de estructuras da lugar a la existencia

de distintos tipos de cimentaciones.

Para poder realizar cimentaciones tcnicas y econmicamente correctas es

necesario conocer las propiedades y el comportamiento del suelo, as como prever

las posibles interacciones entre el terreno y la estructura.

Al construir una estructura se altera el estado de equilibrio del suelo, segn el tipo

del mismo y la magnitud de la carga, el suelo se deforma provocando

asentamientos. Si la presin aplicada por la superestructura es demasiado grande y

sobrepasa la capacidad portante del suelo la cimentacin se hunde bruscamente en

el mismo.

~ 20 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

21/59

TABLA No. 3.3.1. Clasificacin de los Suelos

Grupo Claseocas:

Graveras

Estratificados

No estratificados

Su estudio es objeto de la mecnica de suel

producen asentamientos apresiables. El pri

problema es el drenaje.

Su estudio es objeto de la mecnica de su

Producen asentamientos. Su principal pro

es el de la consolidacin.

Si forzosamente se ha de cimentar en ello

tratamiento previo, se les considera fluidos

organizan cimentaciones flotantes o pilot

Fangos

Terrenos

orgnicos

Terrenos que contienen meno de un 30% de gravas y gravillas y ms de un 50% de

arenas finas y limos

Los terrones con su humedad natural, se rompen dificilmente con la mano

Los terrones con su humedad natural, se amasan dificilmente con la mano

Los terrones con su humedad natural, se pueden amasan con la mano y obtener

cilndros de 3mm de dimetro

Slidos monoliticos, admiten taludes

verticales e incluso con ngulosnegativos

Terrenos sin cohesin: Sus terrenos

secos se pulverizan con los dedos.

Formados por ridos y limos,

pudiendo contener arcillas

Terrenos cohesivos: Sus terrenos

secos no se pulverizan con los

dedos. Formados principalmente

por arcillas, pudiendo contener

limos y ridos.

Terrenos deficientes: No aptos para

la cimentacin sin un tratamiento de

drenaje, consolidacin, apisonado o

Los terrones con su humedad natural, presionados con la mano cerrada fluyen

entre los dedos.Limos o arcillas con gran cantidad de agua. No permiten la formacin de cilindros

que resistan su p ropio peso

Terrenos con gran cantidad de materia orgnica, procede a retirarlos antes de

cimentar

Arenosos gruesos

Arenosos finos

Arcilloso duros

Arcilloso

Arcilloso blando

Arcilloso fluido

Terrenos que contienen ms de un 30% de gravas y gravillas.

Terrenos que contienen meno de un 30% de gravas y gravillas y ms de un 50% de

arenas gruesas y medias

Identificacin Observaci

Basaltos y granitos: de origen gneo, rocas primitivas de la corteza terrestre.

Areniscas: arena cementada por slice, caliza o arcilla. Conglomerados: areniscas

que adems llevan gravas.

Calizas cristalinas: de origen orgnico, fuertemente metamorfoseados.

Su estudio se puede acometer con las reglas

resistencia de materiales. Se debe vigilar su

de metamorfismo y meteorizacin. L

organizacin de las diaclasas y estratos p

poner en peligro la estabilidad de grandes

Pizarras cristalinas: arcillas o limos muy metamorfoseados. Pizarras arcillosas:

arcillas o limos con un metamorfosismo intermedio entre las cristalinas y las

margas. Hay que vigilar sus planos de estratificacin.

Margas: arcillas sin metamorfosear pero muy consolidadas y de gran antigedad

geolgica. Fciles de confundir con arcillas mdernas desecadas. Vigilar su

humedecimiento.

Calizas: de origen orgnico con todos los grados de metamorfismo desde los que se

reconocen los organismos que las originaron, hasta los que no conservan ms que

los planos de estratificacn.

~ 21 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

22/59

3.4. Propiedades Fsico-Mecnicas del suelo

Desde el punto de vista de la ingeniera, suelo es el sustrato fsico sobre el que se

realizan las obras, del que importan las propiedades fsico-qumicas, especialmente las

propiedades mecnicas. Desde el punto de vista ingenieril se diferencia del trmino

roca al considerarse especficamente bajo este trmino un sustrato formado por

elementos que pueden ser separados sin un aporte significativamente alto de energa.

Los materiales existentes en los suelos naturales se clasifican en:

Fragmentos rocosos: dimetro superior a 2 mm, y son piedras, grava y cascajo.

Arenas, que son materiales no plsticos, dimetro entre 0,05 a 2 mm. Puede ser

gruesa, fina y muy fina. Los granos de arena son speros al tacto y no forman

agregados estables, porque conservan su individualidad.

Las arcillas, se componen de partculas mucho ms pequeas, exhibiendo

propiedades de plasticidad y poca cohesividad, de dimetro inferior a 0,002 mm.

Al ser humedecida es plstica y pegajosa; cuando seca forma terrones duros.

Los limos, son materiales intermedios en el tamao de sus partculas y se

comportan como materiales granulares, aunque pueden contener algo de

material plstico, de dimetro entre 0,002 y 0,5 mm. Al tacto es como la harina o

el talco, y tiene alta capacidad de retencin de agua.

La materia orgnica se caracteriza por constar principalmente de desechos

vegetales.

Pueden distinguirse tres grupos de parmetros que permiten definir el comportamiento

del suelo ante la obra que en l incide:

los parmetros de identificacin

los parmetros de estado

los parmetros estrictamente geomecnicos.

Entre los parmetros de identificacin son los ms significativos la granulometra

(distribucin de los tamaos de grano que constituyen el agregado) y la plasticidad (la

variacin de consistencia del agregado en funcin del contenido en agua). El tamao de

las partculas va desde los tamaos granulares conocidos como gravas y arenas, hasta

los finos como la arcilla y el limo. Las variaciones en la consistencia del suelo en

funcin del contenido en agua diferencian tambin las mencionadas clases

granulomtricas principales.

~ 22 ~

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Limohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arenahttp://es.wikipedia.org/wiki/Arcillahttp://es.wikipedia.org/wiki/Limo

8/3/2019 Final Cimentaciones

23/59

Los parmetros de estado fundamentales son la humedad (contenido en agua del

agregado), y la densidad, referida al grado de compacidad que muestren las partculas

constituyentes.

En funcin de la variacin de los parmetros de identificacin y de los parmetros de

estado vara el comportamiento geomecnico del suelo, definindose un segundo orden

de parmetros tales como la resistencia al esfuerzo cortante, la deformabilidad o la

permeabilidad.

La composicin qumica y/o mineralgica de la fase slida tambin influye en el

comportamiento del suelo, si bien dicha influencia se manifiesta esencialmente en

suelos de grano muy fino (arcillas). De la composicin depende la capacidad de

retencin del agua y la estabilidad del volumen, presentando los mayores problemas los

minerales arcillosos. stos son filosilicatos hidrfilos capaces de retener grandes

cantidades de agua por adsorcin, lo que provoca su expansin, desestabilizando las

obras si no se realiza una cimentacin apropiada. Tambin son problemticos los

sustratos colapsables y los suelos solubles.

3.5 Obtencin de parmetros del suelo para diseo.

La eleccin del tipo de cimentacin depende especialmente de las caractersticas

mecnicas del terreno, como su cohesin, su ngulo de rozamiento interno, posicin del

nivel fretico y tambin de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos

datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno

aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentacin. Siempre que es posible se

emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentacin menos costosas

y ms simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la

homogeneidad del mismo no es posible usar cimentacin superficial se valoran otrostipos de cimentaciones

En Mecnica de suelos la cohesin puede ser definida como la resistencia al corte de un

suelo cuando no hay ninguna presin externa sobre l.

La cohesin es la principal causa de la resistencia al corte de los suelos finos y

cohesivos, como por ejemplo las arcillas, ya para los suelos granulares o no cohesivos,

como las arenas, la mayor causa es debida al ngulo de rozamiento.

~ 23 ~

http://es.wikipedia.org/wiki/Filosilicatos_hidr%C3%B3filoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Adsorci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_rozamiento_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_portantehttp://es.wikilingue.com/pt/Mec%C3%A1nica_de_los_sueloshttp://es.wikilingue.com/pt/Cisalhamentohttp://es.wikilingue.com/pt/Argilahttp://es.wikilingue.com/pt/Arenahttp://es.wikilingue.com/pt/Atritohttp://es.wikipedia.org/wiki/Filosilicatos_hidr%C3%B3filoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Adsorci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_rozamiento_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_portantehttp://es.wikilingue.com/pt/Mec%C3%A1nica_de_los_sueloshttp://es.wikilingue.com/pt/Cisalhamentohttp://es.wikilingue.com/pt/Argilahttp://es.wikilingue.com/pt/Arenahttp://es.wikilingue.com/pt/Atrito

8/3/2019 Final Cimentaciones

24/59

De forma general los suelos son compuestos por varios tamaos de granos y por lo tanto

van a presentar tanto la cohesin como el ngulo de rozamiento interno. En el

laboratorio estos dos valores pueden ser obtenidos a travs de los ensayos de corte

directo o de compresin triaxial (compresin ejercida en tres dimensiones).

La friccin interna es la resistencia al deslizamiento causado por la friccin que

hay entre las superficies de contacto de las partculas y de su densidad. Como los

suelos granulares tienen superficies de contacto mayores y sus partculas,

especialmente si son angulares, presentan una buena trabazn, tendrn fricciones

internas altas. En cambio, los suelos finos las tendrn bajas.

La friccin interna de un suelo, est definida por el ngulo cuya tangente es la

relacin entre la fuerza que resiste el deslizamiento, a lo largo de un plano, y la

fuerza normal "p" aplicada a dicho plano. Los valores de este ngulo llamada

"ngulo de friccin interna" f, varan de prcticamente 0 para arcillas plsticas,

cuya consistencia este prxima a su lmite lquido, hasta 45 o ms, para gravas y

arenas secas, compactas y de partculas angulares. Generalmente, el ngulo f para

arenas es alrededor de 30.

3.6 Capacidad portante del suelo.

Se denomina capacidad portante del suelo a la capacidad del terreno para soportar las

cargas aplicadas sobre l. Tcnicamente la capacidad portante es la mxima presin

media de contacto entre la cimentacin y el terreno tal que no se produzcan un fallo por

cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo.

Karl von Terzaghi (1943) propuso una frmula sencilla para la carga mxima que

podra soportar una cimentacin continua con carga vertical centrada (Ec. 3.6.1),apoyada sobre la superficie de un suelo dada por:

(Ec. 3.6.1)

Donde:

, carga vertical mxima por unidad de longitud.

, sobrecarga sobre el terreno adyacente a la cimentacin.

, cohesin del terreno.

, ancho transversal de la cimentacin

~ 24 ~

http://es.wikilingue.com/pt/Cohesi%C3%B3nhttp://es.wikilingue.com/pt/Atritohttp://es.wikilingue.com/pt/Cisalhamentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghihttp://es.wikipedia.org/wiki/1943http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_sueloshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sobrecargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cohesi%C3%B3nhttp://es.wikilingue.com/pt/Cohesi%C3%B3nhttp://es.wikilingue.com/pt/Atritohttp://es.wikilingue.com/pt/Cisalhamentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_(ingenier%C3%ADa)http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghihttp://es.wikipedia.org/wiki/1943http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_sueloshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sobrecargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cohesi%C3%B3n

8/3/2019 Final Cimentaciones

25/59

,peso especfico del terreno.

, coeficientes dependientes de ngulo de rozamiento interno,

para las que Terzaghi sugiri algunas aproximaciones particulares, como por ejemplo

. Capacidad portante a corto plazo o no-drenada. En este caso se puede tomar

y se puede despreciar el peso del terreno, pero debe tomarse como

cohesin como la resistencia al corte no drenada .

Capacidad portante a largo plazo o drenada. En este caso se toma la cohesin

como resistencia al corte drenado, y debe considerarse las variables como

funcin del ngulo de rozamiento interno.

3.7 Cimentaciones asentadas sobre diferentes tipos de suelos.

Todo edificio transmite cargas al terreno sobre el que se asienta, cargas debidas a su

propio peso y a las sobrecargas a las que puede estar sometido. Pero la parte superficial

de la tierra carece de resistencia para sostener el peso de las construcciones que se

intenten edificar de manera que si colocsemos el edificio directamente sobre el terreno,

se producira un hundimiento del mismo, que adems al no ser igual en todos sus puntoscedindose cavaran por deformar la estructura del edificio, con las graves

consecuencias que ello acarreara.

Para que esto no ocurra se usan los cimientos, zanjas que se rellenan de hormign

armado y que asentadas siempre que se pueda sobre la parte ms dura del terreno, tienen

la misin de soportar todas las cargas del edificio y transmitirlas de forma adecuada al

mismo.

3.8 Esfuerzos bajo las cimentaciones a diferentes profundidades.

La distribucin de esfuerzos en la superficie de contacto entre la cimentacin y el suelo

es muy variable y sensible a las rigideces relativas del suelo as como a la cimentacin y

a las caractersticas propias de la estructura del suelo.

La diversidad de situaciones que pueden plantearse en cuanto a la distribucin de

presiones del suelo sobre una cimentacin rgida, suele idealizarse en la prctica de

~ 25 ~

http://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_rozamiento_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Peso_espec%C3%ADficohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_rozamiento_interno

8/3/2019 Final Cimentaciones

26/59

diseo por medio de dos hiptesis: suponiendo una variacin lineal de presiones o una

uniforme concntrica con la resultante de cargas.

Para las cimentaciones continuas, los movimientos diferenciales de los apoyos

modifican la distribucin de presiones del suelo, por lo que stas deben cumplir con las

siguientes condiciones:

1. Debe haber equilibrio global

2. Debe haber equilibrio local entre las reacciones del suelo, las fuerzas internas en

la cimentacin las fuerzas y momentos transmitidos a esta por la estructura.

3. La configuracin de asentamientos producidos en el suelo por la distribucin de

presiones considerada debe coincidir con la configuracin de desplazamiento

que sufre la cimentacin bajo las mismas cargas.

3.9 Bulbos de presiones.

El incremento de presin transmitida al terreno por una cimentacin disminuye

progresivamente en profundidad con la distancia a sta.

En la figura 3.9.1 se muestra la forma cualitativa del bulbo de presiones. El incremento

de presiones recibido por el suelo ms all de este bulbo de presiones ser en la mayora

de los casos lo suficientemente pequeo como para que sus efectos sean

comparativamente despreciables, aunque en general debe comprobarse.

Figura 3.9.1. Bulbo de presiones

B: ancho de la cimentacin (dimensin menor en planta en el caso de cimentaciones

rectangulares, ancho medio en trapezoidales y dimetro en circulares)

Z: Profundidad de influencia (1.5 a 2B)

~ 26 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

27/59

De lo anteriormente expuesto se puede decir que, el asentamiento que experimenta una

cimentacin depender de las dimensiones del rea cargada.

A continuacin la figura3.9.2 ilustra, representa dos cimentaciones que, recibiendo

cargas distintas, transmiten presiones medias idnticas al terreno. Observndose que la

mayor zapata de mayor tamao tendr una profundidad de influencia mayor (mayor

bulbo de presiones y mayor volumen de terreno sobre tensionado), su asentamiento

tambin ser mayor.

Figura 3.9.2. Influencia de las dimensiones del cimiento

Como efecto adicional, si ambas cimentaciones pertenecen al mismo edificio y se

encuentran conectados por la estructura, la tendencia a un mayor asentamiento de la

zapata 2 originar una redistribucin de esfuerzos en la estructura, que tender a su vez

a descargar dicha zapata y transmitir parte de su carga a los pilares adyacentes.Se debe prestar especial atencin al diseo de las cimentaciones de estructuras con gran

heterogeneidad de carga ya que, incluso en la hiptesis de heterogeneidad del terreno, el

dimensionado realizado exclusivamente en funcin de una determinada presin

admisible podra dar lugar a asentamientos diferenciales inadmisibles.

Asimismo, ser de gran inters disponer de suficiente informacin geotcnica referente

al posible crecimiento del mdulo de deformacin (mdulo edomtrico) del terreno con

~ 27 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

28/59

la profundidad, factor que puede contribuir a atenuar los asentamientos diferenciales

asociados a la variacin de las dimensiones de la zapata.

Si el diseo de las cimentaciones da lugar a zapatas relativamente prximas, los bulbos

de presiones de las zapatas individuales solaparn en profundidad, por lo que a efectos

de asentamiento, habr que comprobar la cimentacin como si tuviera el ancho total del

conjunto de las zapatas. (Figura 3.9.3)

Figura 3.9.3. Influencia de la proximidad de los cimientos

3.10. Asentamientos bajo las estructuras

Cuando una estructura transmite sus cargas al terreno a travs de la cimentacin, se

producen inevitablemente deformaciones (fundamentalmente asentamientos).

Generalmente, toda construccin sufre un asentamiento en mayor o menor grado el cual

depende de lo adecuado que haya sido el estudio de la mecnica de suelo y de la

cimentacin escogida. No obstante, un asentamiento no causar mayores problemas

cuando el hundimiento sea uniforme y se haya tomado las debidas precauciones para

ello.

Una fundicin debe proyectarse evitando los grandes desplazamientos verticales, que

pueden agrietar o deformar la estructura, o las dos cosas.

Si hay una capa compresible, cuya consolidacin sea excesiva, la mejor manera de

disminuir el asentamiento es disminuir su carga total. La ampliacin de una fundacin

disminuye la presin vertical de la cual depende el asentamiento, pero como para

~ 28 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

29/59

estratos profundos, la estructura acta como si fuera una carga concentrada, la

disminucin tiene muy poca importancia; no as cuando se trata de capas superficiales.

La profundizacin de una fundicin acerca su base a la capa compresible y, por tanto,

aumenta la presin vertical sobre ella. De aqu que, en tales circunstancias, no sea no

sea conveniente profundizar la cimentacin.

Se entiende como asentamiento al desplazamiento vertical de una edificacin o parte de

la misma. Cuando el asentamiento de una estructura es uniforme, no se producen grietas

ni distorsiones, variando nicamente la altura. Si el asentamiento de la estructura es

parcial es decir no uniforme, se pueden presentar grietas o distorsiones perjudiciales

para la estructura dependiendo de la magnitud y el tipo de asentamiento.

Como causa de asentamiento se puede citar:

a.) La compresibilidad del suelo bajo las cargas aplicadas por la estructura.

b.) La disminucin de la capa fretica.

c.) La retraccin de los suelos cohesivos por desecacin, especialmente bajo

edificios con cimentacin superficial.

d.) Variaciones de la resistencia del terreno.

e.) Hundimientos de partes sobrecargadas por sobrepasar la resistencia del suelo

f.) Deformaciones verticales del suelo sobre cavidades abiertas en el interior del

mismo

g.) Hinchamientos del suelo.

h.) Cargas variables en columnas

3.11 Prevenciones

Se puede considerar tres aspectos con los cuales se puede tener una adecuada

interaccin suelo estructuraDatos sobre la estructura: tipo, cota de cimentacin, planta de cimentaciones y cargas

correspondientes, se debe distinguir cargas temporales y permanentes, tenindose en

cuenta la aplicacin de las mismas.

Investigacin sobre la naturaleza del terreno.

Caractersticas fsico - mecnicas de los suelos.

~ 29 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

30/59

Adoptar una cimentacin adecuada a las condiciones de la estructura y a su

ocupabilidad.

CAPITULO 4.- DISEO DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y

PROFUNDAS ESPECIALES

4.1 Diseo por requisitos de resistencia y funcionamiento.

Las estructuras y los elementos estructurales se deben disear para que tengan una

resistencia de diseo al menos igual a la resistencia requerida, la misma que debe ser

calculada para las cargas y fuerzas mayoradas en las condiciones establecidas por el

cdigo A.C.I 318-08. El diseo de estructuras y elementos estructurales se lo debe

realizar usando las combinaciones de mayoracin de carga y los factores de reduccin

de resistencia del Apndice C del cdigo.

Resistencia requerida.

La resistencia requerida Use expresa en trminos de cargas mayoradas o de las fuerzas

y momentos internos correspondientes. Las cargas mayoradas son las cargas

especificadas multiplicadas por los factores de carga apropiados, estos factores

dependen del grado de precisin con el cual normalmente se puede calcular la carga y

por las variaciones esperadas para dicha carga durante la vida de la estructura. Por esta

razn, a las cargas muertas que se determinan con mayor precisin y son menos

variables se les asigna un factor de carga ms bajo que a las cargas vivas. De esta

manera las ecuaciones con los factores de mayoracin de carga son:

U= 1.4 (D+F) Ec. 4.1.1

U = 1.2 (D + F + T) + 1.6 (L + H) + 0.5 (Lr S R) Ec. 4.1.2

U = 1.2D + 1.6 (Lr S R) + (1.0L 0.87W) Ec. 4.1.3

U= 1.2D + 1.6W+ 1.0L + 0.5 (Lr S R) Ec. 4.1.4

U= 1.2D + 1.0E+ 1.0L + 0.2S Ec. 4.1.5

U= 0.9D + 1.6W+ 1.6H Ec. 4.1.6

~ 30 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

31/59

U= 0.9D + 1.0E+ 1.6H Ec. 4.1.7

Donde:

D = Cargas muertas, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

E= Cargas producidas por el sismo o momentos y fuerzas internas correspondientes.

F= Cargas debidas al peso y presin de fluidos con densidades bien definidas y alturas

mximas controlables, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

H= Cargas debidas al peso y empuje del suelo, del agua en el suelo, u otros materiales,

o momentos y fuerzas internas correspondientes.

L = Cargas vivas, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

Lr= Cargas vivas de cubierta, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

R = Cargas por lluvia, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

S= Cargas por nieve, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

W= Carga por viento, o momentos y fuerzas internas correspondientes.

Resistencia de diseo.

La resistencia de diseo de un elemento es la resistencia nominal calculada de acuerdo

con las disposiciones del cdigo, multiplicada por un factor de reduccin de resistencia

que siempre es menor que uno.

La finalidad del factor de reduccin de resistencia es la de tomar en consideracin la

probabilidad de la existencia de elementos con una menor resistencia, debida a

variacin en la resistencia de los materiales y las dimensiones, tambin es la de tomar en

consideracin las inexactitudes de las ecuaciones de diseo, as como tambin reflejar el

grado de ductilidad y la confiabilidad requerida para el elemento bajo los efectos de la

carga bajo consideracin y reflejar la importancia del elemento en la estructura.

Los factores de reduccin de resistencia, son los siguientes:

a) Para secciones controladas por traccin.......................... 0.90

b) Para secciones controladas por compresin:

- Elementos con refuerzo en espiral............................ 0.70

- Otros elementos reforzados....................................... 0.65

c) Cortante y torsin............................................................ 0.75

d) Aplastamiento en el concreto.......................................... 0.65

~ 31 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

32/59

e) Zonas de anclaje de postensado...................................... 0.85

4.2 Seleccin de materiales de diseo.

La seleccin de los materiales se la debe hacer tomando en cuenta el proyecto que se va

a desarrollar ya que no se puede utilizar los mismos materiales para todos los proyectos

por lo que se debe escoger muy bien los materiales a utilizar y que cumplan con los

especificaciones dadas por el cdigo.

De esta manera la resistencia del hormign a la compresin (fc), debe ser el adecuado

para la estructura y los elementos estructurales a disear. En el caso de las

cimentaciones el fc a utilizar debe estar de acuerdo a los diferentes tipos de

cimentaciones.

Para el caso del acero de refuerzo el cdigo dice que ste debe ser corrugado, excepto

en espirales o acero de preesfuerzo en los cuales se puede utilizar refuerzo liso. En el

acero de refuerzo hay que considerar el concepto de longitud de desarrollo, que se basa

en el esfuerzo de adherencia obtenible sobre la longitud embebida del refuerzo. Las

longitudes de desarrollo especificadas se requieren, en gran medida, por la tendencia de

las barras sometidas a esfuerzos altos a fisurar el concreto que retiene la barra cuando

las secciones de concreto son relativamente delgadas. En la prctica, el concepto de

longitud de desarrollo requiere longitudes o extensiones mnimas del refuerzo ms all

de todos los puntos de esfuerzo mximo en el refuerzo. Las expresiones para determinar

las longitudes de desarrollo y de empalme por traslapo incluyen una tolerancia por

deficiencia de la resistencia.

La longitud desarrollo para barras corrugadas o alambres corrugados lddebe ser:

~ 32 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

33/59

Tabla. 4.2.1. Longitud de desarrollo

Para barras corrugadas y alambres corrugados ld debe ser:

Ec.4.2.1

Donde:

cb = factor que representa el menor valor entre el recubrimiento lateral, el recubrimiento

de la barra o alambre (en ambos casos medido hasta el centro de la barra o alambre) y la

mitad del espaciamiento medido entre los centros de las barras o alambres.

Ktr = factor que representa la contribucin del refuerzo de confinamiento que atraviesa

los planos potenciales de hundimiento.

t = factor tradicional de ubicacin del refuerzo, que refleja los efectos adversos de la

posicin de las barras de la parte superior de la seccin con respecto a la altura de

concreto fresco colocado debajo de ellas.

e = factor de revestimiento, que refleja los efectos del revestimiento epxico.

s = factor por tamao del refuerzo, que refleja el comportamiento ms favorable del

refuerzo de menor dimetro.

~ 33 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

34/59

= factor que refleja la menor resistencia a la traccin del concreto liviano y la

reduccin resultante en la resistencia a hendimiento, lo cual incrementa la longitud de

desarrollo en el concreto liviano.

Los valores de fc usados no deben exceder de 8.3 MPa y la longitud de desarrollo no

debe ser menor que 300 mm.

Adems el trmino (cb+Ktr / db)no debe tomarse mayor a 2.5 y

Ec.4.2.2

Donde n es el nmero de barras o alambres que se empalman o desarrollan dentro del

plano de hendimiento. Se puede usarKtr= 0 como una simplificacin de diseo an si

hay refuerzo transversal presente.Los factores a usar en las expresiones para la longitud de desarrollo de barras y

alambres corrugados en traccin son los siguientes:

a) Cuando para el refuerzo horizontal se colocan ms 300 mm de concreto fresco

debajo de la longitud de desarrollo o un empalme, t = 1.3. Otras situaciones t =

1.0.

b) Barras o alambres con recubrimiento epxico con menos de 3db de recubrimiento, o

separacin libre menor de 6db, e = 1.5. Para todas las otras barras o alambres con

recubrimiento epxico, e = 1.2. Refuerzo sin recubrimiento, e = 1.0. No

obstante, el producto te no necesita ser mayor de 1.7.

c) Para barras No. 19 o menores y alambres corrugados, s = 0.8. Para barras No. 22 y

mayores, s = 1.0.

d) Donde se use concreto liviano, = 1.3. No obstante, cuando fct se especifica,

puede tomarse como 0.56fc / fctpero no menor que 1.0. Donde se utilice concreto

de peso normal, = 1.0.

4.3 Cargas de diseo.

Las estructuras se deben disear para resistir todas las cargas solicitadas y es as como

las cargas de servicio deben cumplir con los requisitos dados por el cdigo, inclusive las

reducciones de carga viva que en dicho cdigo se permiten.

En el diseo para fuerzas por viento y sismo, las partes integrales de la estructura deben

disearse para resistir las fuerzas laterales totales.

~ 34 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

35/59

Las cimentaciones deben disearse para resistir las cargas mayoradas y las reacciones

inducidas, de acuerdo con los requisitos de diseo apropiados del cdigo.

4.4 Diseo estructural ACI 318 08.

El diseo estructural de las cimentaciones se lo realizara en base al cdigo A.C.I 318-

08, es decir se emplearn para el diseo los factores de mayoracin de cargas expuestos

anteriormente, as como los factores de reduccin de resistencia y en general todas las

normas detalladas en dicho cdigo. Hay que considerar tambin lo que se dijo

anteriormente que las estructuras y los elementos estructurales se deben disear para

que tengan una resistencia de diseo al menos igual a la resistencia requerida, es decir la

resistencia de diseo debe ser mayor o por lo menos igual a la resistencia requerida.

Dentro del diseo estructural se debe considerar que los elementos tambin estn

sometidos a flexin y cargas axiales que deben satisfacer las condiciones de equilibrio y

de compatibilidad de deformaciones, as como basarse en las siguientes hiptesis:

1) Las deformaciones unitarias en el refuerzo y en el concreto deben suponerse

directamente proporcionales a la distancia desde el eje neutro, excepto que, para las

vigas de gran altura, debe emplearse un anlisis que considere una distribucin no

lineal de las deformaciones unitarias.

2) La mxima deformacin unitaria utilizable en la fibra extrema sometida a

compresin del concreto se supone igual a 0.003.

3) El esfuerzo en el refuerzo cuando sea menor quefy debe tomarse comoEs veces la

deformacin unitaria del acero. Para deformaciones unitarias mayores que las

correspondientes a fy , el esfuerzo se considera independiente de la deformacin

unitaria e igual afy .

4) La resistencia a la traccin del concreto no debe considerarse en los clculos deelementos de concreto reforzado sometidos a flexin y a carga axial.

5) La relacin entre la distribucin de los esfuerzos de compresin en el concreto y la

deformacin unitaria del concreto se debe suponer rectangular, trapezoidal,

parablica o de cualquier otra forma que de origen a una prediccin de la resistencia

que coincida con los resultados de ensayos representativos.

6) Los requisitos anteriores se satisfacen con una distribucin rectangular equivalente

de esfuerzos en el concreto, definida as:

~ 35 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

36/59

Esfuerzo en el concreto de 0.85 fc uniformemente distribuido en una zona de

compresin equivalente, limitada por los bordes de la seccin transversal y por una

lnea recta paralela al eje neutro, a una distancia a= 1c de la fibra de deformacin

unitaria mxima en compresin.

La distancia desde la fibra de deformacin unitaria mxima al eje neutro, c , se debe

medir en direccin perpendicular al eje neutro.

Para fc entre 18 y 30 Mpa, el factor 1 se debe tomar como 0.85. Para resistencias

superiores a 30 MPa, 1 se debe disminuir en forma lineal a razn de 0.008 por

cada MPa de aumento sobre 30 MPa, sin embargo, 1 no debe ser menor de 0.65.

Las hiptesis antes mencionadas las podemos visualizar en el siguiente esquema:

(d -a2)

b

d

a

0,85*f'c

T

C

As

Igualando la resultante a la compresin y la resultante a la traccin tenemos:

C = T

Donde: C = 0,85*fc*a*b

T = As*fy

Entonces: 0,85*fc*a*b = As*fy

b*c'f*85,0

fy*Asa =

Ec.4.4.1

Tenemos que el

=

=

2

adT

2

adCMn

Mn Mu

La condicin crtica es: Mn = Mu

Mn =

=2

adT*Mn

~ 36 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

37/59

Mu = *As*fy

2

ad

; c'f

fy*w;

d*b

As ==

Mu = *(*b*d)*

2

ad*

c'fw

Mu = *b*d2*w*fc *b*d*w*fc*(a/2)

Mu = *b*d2*w*fc*

d2

a1

Mu = *b*d2*w*fc*

b*c'f*85,0

fy*As*

d2

11

Mu = *b*d2*w*fc*

b*c'f*85,0

fy*d*b*

fy

c'f*w*

d2

11

Mu = *b*d2*w*fc*)w*59,01(*c'f*w*d*b*

85,0

w*

2

11

2 =

3.4.4.EcRu)w*59,01(*c'f*wd*b*

Mu

2.4.4.EcK)w*59,01(*wc'f*d*b*

Mu

2

2

==

==

Estas dos ltimas ecuaciones se emplean en el diseo y con el empleo de tablas para

obtener w se complementa el diseo.

Deformacin Balanceada (b)

La condicin de deformacin balanceada existe en una seccin transversal cuando el

refuerzo en traccin alcanza la deformacin unitaria correspondiente a fy al mismo

tiempo que el concreto en compresin alcanza su deformacin unitaria ltima supuestade 0.003.

~ 37 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

38/59

(d -a2)

b

d

1*c

0,85*f'c

T

C

As

0,003

c

fyEs

De la misma igualdad anterior: C = T

0,85*fc*1*c*b = As*fy

Proporcionalmente tenemos:

d*

003,0Es

fy

003,0c

d

003,0Es

fy

c

003,0

+=

+=

Si Es = 2000000 Kg / cm2

d*6000fy

6000c

+=

0,85*fc*1*c*b = b*b*d*fy

+

=

+

=

6000fy

6000

fy

*c'f*85,0

d*6000fy

6000

fy*d*b

b**c'f*85,0

1

b

1

b

Ec. 4.4.4

De acuerdo a los valores de la expresin c'ffy*b

tenemos que:

Si los valores de c'f

fy*b

son bajos se tiene que la deformacin en el acero es mayor

que Es

fy

, la deformacin en el hormign es menor a 0,003 y se evidencia gran

deflexin y muestras evidentes de falla en el acero (falla dctil avisada).

~ 38 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

39/59

Si los valores de c'f

fy*b

son altos la deformacin en el acero es menor que Es

fy

, la

deformacin en el hormign es igual a 0.003 y no hay evidencia de falla, la

deflexin es pequea, la falla es violenta (Falla frgil no avisada).

En general los diseos apuntan a que de producirse la falla sta sea dctil, por lo que se

ha adoptado para el diseo:

)ductilidadrequieresecuando,sismosdecasoelen(*50,0

)ductilidaddeespecialesscondicionerequierensenocuando(*75,0

b2diseo

b1diseo

==

Los valores de la cuanta mnima para vigas a flexin son: fy

cf

fy

'*85,014,0

4.5 Cimentaciones Superficiales.

Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por

tener ste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia

secundaria y relativamente livianas.

En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las

superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se

produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

Zapatas aisladas

Zapatas corridas

Zapatas combinadas

Vigas de cimentacin

Losas de cimentacin.La eleccin del tipo de cimentacin depende especialmente de las caractersticas

mecnicas del terreno, como su cohesin, su ngulo de rozamiento interno, posicin del

nivel fretico y tambin de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos

datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno

aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentacin. Siempre que es posible se

emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentacin menos costoso y

ms simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la

~ 39 ~

http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_portantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Puentehttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_rozamiento_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_portantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_portantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Puentehttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81ngulo_de_rozamiento_internohttp://es.wikipedia.org/wiki/Nivel_fre%C3%A1ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_portante

8/3/2019 Final Cimentaciones

40/59

homogeneidad del mismo no es posible usar cimentacin superficial se valoran otros

tipos de cimentaciones.

4.6 Vigas o Trabes de equilibrio.

Las vigas o trabes de equilibrio son las que conectan dos zapatas para equilibrar una

carga estructural que no se encuentra localizada simtricamente respecto a sta y es la

que se denomina zapata en cantilver.

B

L

B

L

VIGA DE EQUILIBRIO

P1 P2

R1 R2

e

ESQUEMA EN PLANTA DEZAPATA EN CANTILEVER

CORTE DE ZAPATA ENCANTILEVER

Fig. 4.6.1 Esquemas de Viga de Equilibrio

4.7 Zapatas combinadas trapezoidales.

Se las suele emplear para integrar el funcionamiento de una zapata inestable o

ineficiente por s sola, con otra zapata estable o eficiente, mediante una viga de rigidez.

Existen algunas formas para combinar zapatas, de las cuales podemos mencionar a las

siguientes de acuerdo a ciertas condiciones:

1) Para utilizar la zapata combinada rectangular se debe cumplir la siguiente condicin:

12,2*2

PPSiScx >>

+

~ 40 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

41/59

Fig. 4.7.1 Zapata combinada Rectangular

2) La zapata combinada trapezoidal se utiliza cuando al utilizar la zapata combinada

rectangular se observa que una de las columnas queda fuera asi:

21,2*2

PPSiSc

x >

8/3/2019 Final Cimentaciones

42/59

Si a = b x = L / 2 (rectangular)

Si a = 0 x = L / 3 (triangular)

La dificultad que se puede presentar en las zapatas trapezoidales es calcular a y b,

adems el diseo de la zapata se lo realiza con esfuerzos uniformes.

4.8 Cimentacin continua bidireccional.

La cimentacin continua se la emplea cuando las cargas son altas, existe baja capacidad

portante del suelo y asentamientos diferenciales.

Los objetivos de utilizar la cimentacin continua son el de mejorar el comportamiento

estructural, realizar un control adecuado de asentamientos diferenciales, salvar zonas

dbiles o errticas de los suelos as como tambin darle economa al diseo.

El anlisis de la cimentacin continua se la realiza a travs de dos mtodos:

Cimiento rgido o mtodo convencional.

Cimiento flexible o mtodo elstico.

Existen dos tipos de cimentaciones continuas:

Unidireccionales: Vigas de cimentacin (Emparrillado ortogonal)

Bidireccionales: Losas de cimentacin (Ocupan toda el rea de cimentacin)

4.9 Vigas de Cimentacin.

Se las emplea en suelos poco resistentes, para integrar linealmente la cimentacin de

varias columnas. Cuando se integran las columnas superficialmente mediante vigas de

cimentacin en dos direcciones, se forma una malla de cimentacin o emparrillado

ortogonal.

~ 42 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

43/59

Fig. 4.9.1. Viga de cimentacin

En las vigas de cimentacin las cargas se reparten en 2 direcciones, proporcionalmente a

las rigideces de las vigas e inversamente proporcional a las longitudes.

4.10 Mtodo de anlisis convencional y sobre lecho elstico.

Mtodo de anlisis convencional

El mtodo de anlisis convencional en las vigas de cimentacin se lo realiza repartiendo

las cargas en los sentidos como se dijo anteriormente.

Una vez que se han repartido las cargas se disean las vigas en cada direccin, para lo

cual se empieza por determinar la excentricidad en base a una sumatoria de momentos,

luego se procede al clculo del ancho B de la viga en base a la siguiente expresin:

2.10.4.Ec

12

L*q

c*M

L*q

PB

:Entonces

12

L*BI

L*BA

e*PM

:Donde

.1.10.4.Ec

I

c*M

A

Pq

3

aa

3

2,1

+=

=

=

=

=

~ 43 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

44/59

Con el ancho B se determina las presiones netas, se realiza el anlisis plano para el

clculo de los cortantes y momentos.

Finalmente se realiza el diseo de la viga siguiendo el procedimiento comn de diseo y

a continuacin se realiza el diseo de la aleta.

Mtodos de anlisis sobre lecho elstico

Antes de revisar los diferentes mtodos elsticos que existen para el anlisis de vigas

sobre lecho elstico, se debe definir el concepto de coeficiente de balasto o coeficiente

de reaccin de la subrazante (Ks), que es una relacin entre la presin del suelo y la

deformacin del mismo asi:

y

qKs =

Ec. 4.10.3.

A continuacin se revisarn 2 mtodos elsticos para el anlisis de vigas sobre lecho

elstico, que son:

Mtodo de Winkler Hetenyi

Winkler propone que la deformacin (y), en cualquier punto de la superficie del suelo

de soporte es linealmente proporcional a la presin de contacto (q) en ese punto, e

independiente de los esfuerzos de contacto en otros puntos (esto es, el suelo de soporte

consiste en un sistema de elementos resortes lineales mutuamente independientes como

se muestra en la figura 4.10.1.

En este mtodo los desplazamientos de una regin cargada uniformemente seran

constantes, independientes si la viga es infinitamente flexible o infinitamente rgida. La

inhabilidad de este modelo para deformarse fuera del rea cargada restringe su

aplicabilidad a los suelos o medios con alguna cohesin o con capacidad a cortante. Sin

embargo, existen muchos problemas en la ingeniera para los cuales este modelo

representa una idealizacin adecuada y precisa de las condiciones de soporte existentes,

tales como miembros flotantes (vigas, entramados, capas de hielo) los cuales son una

consecuencia simple del principio de Arqumedes.

~ 44 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

45/59

Fig. 4.10.1. Modelo de Winkler

Para este mtodo se debe determinar un parmetro elstico ( ) asi:

4

4

'

EI

sK=Ec. 4.10.4.

Donde:

Ks = Ks*B

Ks = 120*qa (Bowles 1970)

E = Mdulo de elasticidad del material del cimiento.

I = Inercia centroidal del cimiento.

Con el parmetro elstico y con la longitud real de la viga se obtiene la longitud elsticade la viga.

De acuerdo a la longitud elstica de la viga ( L) se tiene:

a) Si L < / 4, el cimiento es rgido tenindose dimensiones grandes, las

reacciones tambin son grandes y las deformaciones pequeas.

b) Si / 4 < L < , la viga es de longitud intermedia, tenindose dimensiones

intermedias, reacciones intermedias y deformaciones intermedias.

c) Si L > , la viga es de longitud infinita, tenindose un elemento muy flexible conreacciones altas y deformaciones altas.

El procedimiento de anlisis con ste mtodo es el siguiente:

1) Ubicar la posicin de las cargas en funcin de la longitud real de la viga (L).

2) En base del valor L, seleccionamos la tabla apropiada

3) Para cada carga se obtienen los diferentes coeficientes (A, B, C,..) con la ayuda de

las tablas correspondientes.

~ 45 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

46/59

4) Se prepara una tabla con las ecuaciones para la deformacin (y), para el momento

(M) y para el corte (V).

Las ecuaciones simplificadas utilizadas en este mtodo son:

Deformacin:As'K

*Py

= Ec. 4.10.5.

Momento:B

2

PM

=

Ec. 4.10.6

Corte: C*PV = Ec. 4.10.7.

Mtodo elstico de Wlfer

En este mtodo las acciones sobre la viga son las cargas (P) y el momento (m), mientras

tanto que las reacciones seran las presiones (q), los momentos (M) y los cortantes (V).

Hay que tener en cuenta que la restriccin de ste mtodo es que solamente debe existir

compresiones en el suelo en todos los puntos de apoyo de la fundacin.

As como en el mtodo anterior en este tambin se determina la longitud elstica de viga

con la siguiente expresin:

4*

4

bC

EI

L = Ec. 4.10.8

Donde:

L = Longitud elstica de la viga

E = Mdulo de rigidez longitudinal

I = Inercia del elemento

C = Coeficiente de balasto

B = Menor dimensin del cimiento

Las reacciones se determinarn con las siguientes expresiones:

Por la accin de la carga (P):

M = P**L Ec. 4.10.9

V = P* Ec. 4.10.10

Q = P**(1 / L) Ec. 4.10.11

Por la accin del momento (m):

M = m* Ec. 4.10.12

~ 46 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

47/59

q = m**(1 / L2) Ec. 4.10.13

El coeficiente se obtiene de las tablas correspondientes.

Para seleccionar la tabla apropiada se debe tomar en cuenta los parmetros:

L = Left

R= Right

Se debe tener en cuenta que si es mayor o igual que 3, tenemos que L es igual a

infinito.

Los signos que se utilizarn para graficar en este mtodo son hacia abajo positivo y

hacia arriba negativo.

4.11 Losas de cimentacin: Tipos parmetros

Se emplean en suelos poco resistentes, para integrar superficialmente la cimentacin de

varias columnas. Cuando al disear la cimentacin mediante plintos aislados, la

superficie de cimentacin supera el 25% del rea total, es recomendable utilizar losas de

cimentacin.

Los factores que intervienen para elegir la losa de cimentacin son:

Cargas altas

Baja capacidad portante del suelo

Asentamientos diferenciales que resultan muy difciles de controlar con otras

soluciones.

~ 47 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

48/59

Los tipos de losas pueden ser:

Losas de espesor uniforme

Losa placa con vigas

Losa tipo cajnLos mtodos de anlisis para losas de cimentacin son:

Mtodo convencional

Mtodo elstico

4.12 Mtodo convencional y sobre lecho elstico comparaciones.

Mtodo convencional

El mtodo convencional para losas de cimentacin sigue el siguiente procedimiento:

1. La losa se divide en franjas tanto horizontales como verticales, limitadas por las

lneas medias de los ejes, de manera que se tienen vigas rectangulares individuales.

2. Se obtendr el espesor crtico de la losa, asumiendo crtico el cortante perimetral.

3. Se analizarn cada una de las vigas y se evaluarn los momentos y cortantes.

4. Se proceder al diseo estructural de cada viga.

Complementariamente al procedimiento anterior para el clculo de las presiones totales

se debe utilizar la siguiente expresin:

yyxx I

x*My

I

y*Mx

A

Pq

=

Ec. 4.12.1

Otros aspectos importantes que hay que considerar son: El equilibrio esttico no siempre va a cumplirse, ya que no se considera entre bandas

de losa la interaccin por cortante, lo cual no es considerado en el diseo.

Cuando la diferencia entre las cargas y las longitudes de la losa no superan el 20 %;

entonces, podemos aplicar un mtodo simplificado de momentos de la siguiente

manera:

Vanos interiores:10

l*qM

2

=

Ec. 4.12.2

~ 48 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

49/59

Vanos exteriores:4.12.4.Ec

9

l*qM

3.12.4.Ec8

l*qM

2

2

=

=

Realizar la verificacin de la rigidez de la losa con la siguiente expresin:

rgidaeslosaLaL75,1

realmx >

Mtodo elstico

En el caso de las losas de cimentacin se puede emplear los dos mtodos elsticos

estudiados anteriormente y se sigue los mismos procedimientos ya vistos. Es decir se

puede emplear tanto el mtodo de Winkler Hetenyi, as como tambin el mtodo de

Wlfer, ya que como la losa se divide en franjas entonces se puede analizar como una

viga, escogiendo la ms cargada en cada sentido.

Comparaciones:

Una vez que se ha analizado el mtodo elstico y el mtodo convencional podemos

establecer las comparaciones entre los dos mtodos, de esta manera podemos decir que

en el mtodo convencional la reaccin del suelo es lineal frente a la accin de un

cimiento rgido, en cambio en el mtodo elstico la reaccin del suelo es proporcional a

la deformacin, as como tambin se consideran los cimientos como elementos flexibles

apoyados sobre un medio totalmente elstico que es el suelo.

Los mtodos elsticos se consideran que son ms reales ya que se considera al suelo en

las condiciones en las que realmente va a trabajar por lo que se deberan emplear estos

mtodos para el analizar y diseo.

Al realizar la comparacin entre los dos mtodos se observa que los valores de los

momentos del mtodo elstico son mayores a los valores de los momentos del mtodo

convencionales, entonces se justifica realizar el anlisis y diseo con el mtodo elstico.

4.13 Cimentaciones profundas.

~ 49 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

50/59

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentacin para soportar las

cargas aplicadas, o ms exactamente en la friccin vertical entre la cimentacin y el

terreno. Por eso deben ser ms profundas, para poder proveer sobre una gran rea sobre

la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos

mtodos utilizados en cimentaciones profundas son:

Los Pilotes

Las Caissons

4.14 Cimentaciones sobre pilotes.

Los pilotes son elementos intermedios que transmiten las cargas de la superestructura a

estratos subyacentes ms resistentes que aquellos que se ubican a los niveles normales

(superficiales)

Fig. 4.14.1. Pilotes

El pilote puede actuar de dos maneras diferentes: Repartiendo simplemente las cargas

sobre el suelo resistente a travs de las capas de terreno de poca resistencia o bien, si el

terreno resistente se encuentra a una profundidad demasiado grande, acta por

rozamiento de su superficie sobre el terreno circundante, denominndose en este caso

pilote flotante.

Los pilotes pueden ser de madera, de acero o de hormign, que a su vez estos ltimos

pueden ser prefabricados o moldeados in situ.

~ 50 ~

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_cortantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_cortante

8/3/2019 Final Cimentaciones

51/59

Los pilotes prefabricados son hincados en el terreno mediante martinetes y con

frecuencia se emplean como pilotes flotantes, pues la resistencia al hincado permite

determinar la fuerza portante, mejorando en general en el propio hincado, las

caractersticas del terreno. Sin embargo en el caso de los terrenos arcillosos, la

comprensin inicial del terreno disminuye a medida que la compresin del mismo se

produce.

Los pilotes moldeados in situ son fabricados mediante mtodos anlogos a los utilizados

para los pozos, practicando en el terreno un hueco cilndrico hasta alcanzar la capa

resistente, rellenando a continuacin el mismo con hormign, con o sin armadura.

Segn el sistema empleado, tendremos pilotes hincados en el terreno o bien entubados.

Actualmente los pilotes empleados estn siempre armados, a fin de darles una cierta

resistencia a los esfuerzos de traccin que puedan presentarse bajo el efecto de una

carga excntrica.

En las cimentaciones superficiales el parmetro importante es la capacidad portante del

suelo, en cambio en las cimentaciones profundas el parmetro importante es la

capacidad de carga de los pilotes. De tal manera que la carga admisible de los pilotes se

la determina as:

00,1seguridaddeFactor

seguridaddeFactor

falladeaargCpilotesadmisibleaargC

>

=

Las dimensiones de los pilotes dependen de las cargas y de la capacidad de carga de los

mismos.

Las nuevas dimensiones de los pilotes dependen del nmero de pilotes y de su

distribucin en planta, para determinar el nmero de pilotes tenemos la siguiente

expresin:

pilotesadmisibleaargCtotalaargCpilotes.No =

Los pilotes pueden ir acoplados a zapatas o losas de cimentacin. Se utilizan varios

pilotes para sustentar a cada unidad de cimentacin.

Para el diseo de los pilotes hay que tomar en cuenta la separacin de los mismos,

tomando en cuenta las siguientes consideraciones:

~ 51 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

52/59

S

P

S1 2,5 P

S2 75 cm.

Las secciones crticas para diseo son:

Para Momento: En la cara de la columna

Para Cortante: A punzonamiento (a d/2 desde la cara de la columna y a 45)

Fundaciones sobre pilotes sometidas a volcamiento

B

L

M

P

x

y

Fig. 4.14.2. Fundaciones sobre pilotes sometidos a volcamiento

~ 52 ~

8/3/2019 Final Cimentaciones

53/59

Cuando los pilotes estn sometidos a volcamiento las zapatas que se debe utilizar son

las rectangulares porque dan mejor estabilidad.

En este caso la carga por cada pilote se determina con la siguiente expresin:

I

c*M

Pilotes#

PPilote/aargC =

Para los pilotes sometidos a volcamiento se debe calcular la inercia del grupo de pilotes

para lo cual se emplea la siguiente expresin:

+=

+=

+

=

+=

+=

22

yy

22

Piloteyy

22

yy

23

yy

2

yyyy

x12

h*PiloteI

x12

h*AI

x*bh12

hbhI

x*bh12

bhI

x*AII11

Ec. 4.14.1

4.15 Caissons.

El pozo de cimentacin, tambin conocido por su nombre en francs como caisson, es

un tipo de cimentacin semiprofunda, utilizada cuando los suelos no son adecuados para

cimentaciones superficiales