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  • FUNDACIONES Historia y funcin de las fundaciones de estructuras Elementos de fundacin. Tipos y clasificaciones. Mtodos prcticos de anlisis y diseo Fundaciones Superficiales Transmisin de cargas Teoras de Capacidad de Carga Asentamientos Fundaciones Profundas Transmisin de cargas Teoras de Capacidad de Carga Asentamientos

  • Funcin de las fundaciones La Fundacin es la parte de una estructura civil que, en contacto con el suelo o la roca, soporta y transmite las solicitaciones, permanentes y/o transitorias, que actan sobre la misma.

    Modernamente: La Ingeniera de Fundaciones (como sub-disciplina de la Geotcnica) es el arte de aplicar, econmicamente las cargas estructurales al suelo, evitando deformaciones excesivas (la deformacin es una realidad fsica).

  • Historia de las Fundaciones Es una de las artes ms antiguas de la actividad humana. Nace con la necesidad de construir del ser humano al dejar de ser nmada (hace 12.000 aos aproximadamente). Las fundaciones fueron siempre uno de los tpicos ms abandonados de la tecnologa de la construccin y de la arquitectura.Mesopotamia: Suelos blandos de aluvin. Utilizacin de ladrillos cermicos apoyados sobre esteras de caas. Egipto: Construcciones religiosas monumentales. Bloques de roca apoyados directamente sobre arenisca. Biblia: En el antiguo testamento figura una recomendacin sobre la fundacin de estructuras. Fundar en roca en lugar de en arena.

  • Antigua Grecia: Viviendas livianas (madera) y templos religiosos de piedra fundados sobre colchones de roca.

  • Antigua Roma: Gran desarrollo general de las tcnicas de construccin.

    La expansin del imperio necesito desarrollar la ingeniera civil (acueductos, caminera, infraestructura de ciudades, etc.) y militar (fortificaciones, etc.).

    Aparece el cemento pozolnico, la estabilizacin de suelos y las primeras reglas y principios escritos referidos a la arquitectura y la construccin permite la especializacin racional de arquitectos y artesanos (de generacin en generacin).Vitruvio (S I a.c.) Esos principios fueron comnmente utilizados en Europa hasta entrado el S XVIII, hasta que se gan conocimiento basado en la experiencia.

  • Edad Media: Al inicio hubo una involucin de las tcnicas.

    Entre el S V y el S VIII Al desintegrarse el imperio, merm el nmero y la calidad de arquitectos y artesanos especializados Estructuras toscas y de proporciones modestas.Periodo pre-romnico: Colocar escombros mezclados con mortero pobre o arcilla dentro de excavaciones con las dimensiones de la edificacin. Las fundaciones dependen del espacio disponible y no de las cargas y la capacidad portante.

    Perodo Romnico: Desde el 1000 d.c. a segunda mitad de S XII. Colocacin de grandes trozos de roca o escombros en las caras externas del rea de la edificacin y luego se rellenaba el centro con escombros o trozos de roca de menor tamao y, en ocasiones, se mezclaba con mortero de cal o de arcilla-cal.

  • Perodo Romnico: Prcticamente todas son Fundaciones Superficiales

  • Perodo Gtico: De comienzos del S XII a las primeras dcadas del S XVI.Fundaciones ms adecuadas. Morteros de mejor calidad y bloques de roca mejor cortadas (ms regulares). Seleccin del lugar de instalacin y cierto reconocimiento de las condiciones del subsuelo. Fundacin por columnas, sin ensanche, con arcos entre ellas.Pilotes de madera con o sin una cama de durmientes.Capa anticapilar de arcilla o roca.

  • Renacimiento (S XIII al S XVI) y Perodo Barroco (S XVI al S XVIII): los mtodos de fundacin fueron similares a lo que exista hasta entonces (inclusive hubo una regresin).El punto de inflexin en la Ingeniera de Fundaciones se dio en el perodo Neoclsico (S XVIII al S XX).Los avances tecnolgicos y la aplicacin de nuevos materiales (morteros hidrulicos, acero, etc.) se conectaron a la prctica de la construccin. Nuevas localizaciones de construcciones por crecimiento de ciudades (avance sobre terrenos bajos de baja capacidad portante).

  • S XVIIIS XIX

  • Durante el S XX (1925 aproximadamente) nace la Mecnica de Suelos como una disciplina cientfico-tecnolgica.

    De las teoras de Mecnica de Suelos, desarrolladas desde su nacimiento como ciencia, y de la geologa, nacen los nuevos mtodos y sistemas de fundacin aplicados en la prctica.

  • Tipos de FundacionesEl proyecto de fundaciones debe satisfacer dos criterios bsicos:debe existir un F.S. a la falla por prdida de la capacidad de carga del suelo y/o de los elementos estructurales (RESISTENCIA)los asentamientos, diferenciales y totales, deben mantenerse dentro de lmites razonables (DEFORMABILIDAD)

    La Ingeniera de Fundaciones es el arte de aplicar econmicamente las cargas estructurales al suelo, evitando deformaciones excesivas. Dependiendo del tipo de estructura (integral, muros portantes o mixtas), del material empleado (acero, H.A., mampostera, etc.), de la vida til de la obra, del nivel de riesgo y del costo, es posible definir deformaciones y distorsiones admisibles para cada caso.

  • Elementos de FundacinUn elemento de fundacin es el conjunto de los elementos estructurales (zapatas, pilotes, etc.) y del suelo o roca afectado durante la transmisin de cargas. Estas dos componentes interactan INTERACCIN SUELO-FUNDACIN

  • Clasificacin de Fundaciones Superficiales Dados y zapatas aisladas imponen deformaciones tridimensionales a la masa de suelo interactuante.

    Dados Elementos rgidosZapatas Elementos flexiblesLos dados son bloques de hormign en masa u hormign ciclpeo. Bajos esfuerzos de traccin sin armar.

    Las zapatas, al ser flexibles, necesitan elementos para soportar los esfuerzos de traccin hormign armado.

  • Dados y zapatas corridas imponen deformaciones planas a la masa de suelo interactuante.

    Fundacin corrida bajo pilares alineados

  • Losas o plateas de fundacin (radier) imponen deformaciones tridimensionales a una gran masa de suelo subyacente.

    Son elementos estructurales flexibles que reciben todas las cargas de los pilares de la estructura. Cuando la capacidad portante o la deformabilidad (tensin admisible baja) imponen grandes reas de apoyo bajo cada carga, tal vez convenga fundar todas las cargas sobre una gran superficie.Para aumentar la rigidez del elemento estructural (losa) se pueden construir losas nervadas (en una o dos direcciones).En la actualidad nacional esta solucin es muy promocionada por los Arquitectos para fundar estructuras muy livianas en terrenos muy heterogneos y/o de consistencia blanda. Cuidado con la heterogeneidad natural de los depsitos de suelo y la rigidez real de la estructura.

  • Tensin de contacto uniforme (q uniforme) Soluciones ElsticasTensin de contacto uniforme (q uniforme) Soluciones Elsticas

  • Clasificacin de Fundaciones Profundas(Pilotes)Pilotes de gran desplazamientoPilotes de pequeo desplazamientoPilotes sin desplazamientoBasndose en el efecto que el elemento estructural (pilote) produce sobre el suelo durante su instalacin podemos dividirlos en:Los pilotes pueden ser necesarios por distintos motivos:Transferir las cargas a estratos ms resistentes y menos compresiblesResistir fuerzas horizontales Aumentar la estabilidad de grandes estructurasResistir fuerzas de sub-presinEvitar daos debidos a la erosin superficialCompactacin de depsitos arenosos de compacidad relativa suelta

  • GRAN DESPLAZAMIENTO (Pilotes hincados)Prefabricados hincados Seccin llena (madera, acero, H.A.) Seccin hueca con punta tapada Moldeados en sitio PEQUEO DESPLAZAMIENTOPerfiles de acero y tubos de punta abierta Pilotes de rosca

  • SIN DESPLAZAMIENTO (Pilotes perforados)Revestidos Permanente Recuperable (encamisados o con lodos de perforacin) No revestidos

  • Mtodos Prcticos de Anlisis y DiseoBurland 1989: Cualquier diseo que necesite de anlisis precisos para su xito es un MAL diseo.

  • Atributos Deseables de Mtodos Prcticos de Anlisis y Diseo Geotcnico (Poulos 2000) debe tener una base terica consistente debe ser capaz de incluir las mayores consideraciones del problema real particular y de incorporar los parmetros ms importantes debe ser aplicable a la prctica sin la necesidad de extensos y complicados recursos computacionales los parmetros geotcnicos requeridos deben poder ser determinados con ensayos convencionales de campo y/o laboratorio debe poder ser revisado y corregido a partir de la experiencia, el monitoreo, etc.

  • Categorizacin de los Mtodos de Anlisis y Diseo Geotcnico (Poulos 2000)

    CategoraCaractersticasEstimacin de parmetros1EmpricosNo se basan en los principios de M de SEnsayos simples de campo y laboratorio.2Basados en cartas, bacos o teoras simplificadas Usan los principios de la M de SFcil clculoModelos de suelo: elstico lineal, plstico perfecto, no lineal, elsto-plsticoEnsayos de campo y laboratorio rutinarios.CORRELACIONES3Basados en teoras con anlisis especfico del sitioUsan principios de la M de SEcuaciones constitutivas no-linealesCuidadosos ensayos de campo y/o laboratorio.TCNICAS NUMRICAS AVANZADAS