TEMA 2FUNDACIONESFUNDACIONES SUPERFICIALES.

1.- ZAPATAS.Las zapatas cimentaciones en zonas aisladas de la estructura son los tipos mas utilizados y se utilizan cuando el terreno tiene en su superficie una resistencia media o alta con respecto a las cargas de la estructura.Es homognea como para ser afectadas por asentamientos diferenciales entre las distintas partes.

ZAPATAS AISLADAS.Son de carcter puntual, generalmente estn constituidas por dados de hormign de planta cuadrada. Las fundaciones de zapata en general constituyen los tipos ms usados tanto por su economa como por su sencillez de construccin.

ZAPATAS ATIRANTADAS.Son de carcter puntual y trabajan de forma independiente, pero se encuentran unidas por una cadena apoyada al terreno la cual se disea para evitar el movimiento horizontal relativo entre zapatas aisladas o para unir una zapata aislada a una funcin corrida.

ZAPATAS Y VIGAS DE FUNDACIN.La viga de fundacin es un elemento estructural que permite tomar las cargas de muro y transmitirlas a zapatas aisladas. Puede haber varias razones para querer disear zapatas con vigas de fundacin.

Por ejemplo:Como una forma de ahorrar en comparacin a la alternativa de zapata corrida. En algunos casos es conveniente hacer que el peso de los muros descanse sobre la zapata para aumentar las cargas horizontal y equilibrar momentos descompensados en el apoyo.

ZAPATAS CORRIDAS.Cuando se trate de pilares alineados muy prximos a muros, o de equilibrar cargas excntricas sobre las zapatas contiguas, se considera directamente el empleo de una zapata continua o zapata corrida.

2.- LOSAS.Las losas cimentacin sobre toda la superficie de la estructura se emplean en terrenos menos resistentes o menos homogneos o bajo estructuras menos resistentes.Con ellas se aumenta la superficie de contacto y se reducen los asentamientos diferenciales. Puede decirse de forma aproximadamente que la losa es ms econmica que las zapatas si la superficie total de estas es superior a la mitad de la superficie cubierta por el edificio, debido al menor espesor de hormign y cuanta de armaduras, a una excavacin ms sencilla y un ahorro de encofrados.

LOSAS DE ESPESOR CONSTANTE.Tiene la ventaja de su gran sencillez de ejecucin. Si las cargas y las luces no son importantes el ahorro de encofrados puede compensar el mayor volumen de hormign necesario.

LOSAS CON CAPITELES.

Se utilizan para aumentar el espesor bajo los pilares y mejorar la resistencia a flexin y cortante. Los capiteles pueden ser superiores o inferiores teniendo estos ltimos la ventaja de realizarse sobre la excavacin y dejar plana la superficie del stano.

LOSAS NERVADAS.Con nervios principales bajos los pilares y otros segundarios los nervios pueden ser superiores o inferiores, en el caso de nervios superiores el encofrado es mas complicado, y suele ser necesario el empleo de un relleno de aglomerado ligero y un solado independiente para dejar plana la superficie superior.Los nervios inferiores pueden hacerse sobre la excavacin.

LOSAS FLOTANTESCuando es necesario construir estructuras muy sensibles a asentamientos en terrenos pobres puede recurrirse a fundaciones de loza flotante. La fundacin debe hacerse de dimensiones tales que el peso del volumen de tierra removida sea similar a la carga producto del peso de la estructura. En esta forma las condiciones de carga en la superficie del terreno de fundacin no han sido tericamente modificadas por la construccin, de modo que ser razonable suponer que los asentamientos sern bajos o nulos.

FUNDACIONES PROFUNDAS.3.-PILOTES.Pieza larga a modo de estaca, de madera, hierro y hormign armado, que se hinca en el terreno, bien para soportar una carga, transmitindola a capas inferiores ms resistentes, bien para comprimir y aumentar la compacidad de las capas de tierra subyacentes.

PILOTAJES.Un pilotaje es una cimentacin constituida por una zapata o encepado que se apoya sobre un grupo de pilote o columnas que se introducen profundamente en el terreno para transmitir su carga al mismo.

Los pilotajes se emplean cuando el terreno resistente esta a profundidades de los 5 o 6 mtrs; cuando el terreno es poco consistente hasta una gran profundidad; cuando existe gran cantidad de agua en el mismo; y cuando hay que resistir acciones horizontales de cierta importancia.

PILOTES PREFABRICADOS.Estos se hincan en el terreno mediante maquinas del tipo martillo. Son relativamente caros ya que deben ir fuertemente armados para resistir los esfuerzos que se producen en su transporte, izado e hinca. Pueden originar perturbaciones en el terreno y en las estructuras prximas durante su hinca, tienen la ventaja de que la hinca constituye una buena prueba de carga.

PILOTES MOLDEADO IN SITUEstos se realizan en perforaciones practicadas previamente mediante sondas de tipo rotativo. Generalmente son de mayor dimetro que los prefabricados y resisten mayores cargas.

ENCEPADOS.Los encepados constituyen piezas prismticas de hormign armado que trasmiten y reparten la carga de los soportes o muros a los grupos de pilotes. Como en la actualidad se emplean generalmente pilotes de dimetro grande por razones econmicas l numero de pilotes por cada encepado no suele ser muy elevado.2.1.- FUNDACIONES SUJETAS A CARGAS VERTICAL Y MOMENTO.Anteriorment se trato de las zapatas que soportan columnas centradas, que producen presiones uniformes en el suelo o reacciones uniformes en los pilotes. Sin embargo, muchas cimentaciones deben resistir no solamente cargas verticales sino tambin momento con relacion a uno o ambos ejes. El momento M puede darse en la base de una columna centrada (fig. 24.1a). donde se transmite a la zapata, o puede producirse por una carga vertical p situada excntricamente a una distancia e del centroide de la base de la zapata (fig. 24.1b). Si las zapatas en a y b tienen las mismas dimensiones en planta, las reacciones del suelo son idnticas, siempre que M = P X e. Se dice entonces, que la zapata b es equivalente a la a. La sustitucin de una carga excntrica por el momento real y la carga de la columna algunas veces, simplifica los clculos.

Otras cimentaciones comunes que deben resistir momento son las de los muros de contencin, los estribos y las pilas de los puentes. El momento en un muro de contencin se debe principalmente a la presin activa de la tierra, mientras que los momentos de las cimentaciones para las pilas de los puentes, son producidos principalmente por el viento y la traccin de los vehculos en la superestructura.Zapata sujeta a momento.Figura 24.1 Zapata sujeta a momento.En el estudio de las zapatas con carga concntrica, se dio especial atencin a la eleccin de las secciones crticas para investigar los momentos y las fuerzas cortantes; el clculo de los momentos y de las fuerzas cortantes en s, no present dificultad, porque se consideraron uniformes la reaccin del suelo o la carga por pilote. En contraste, el problema principal en el proyecto de zapatas con carga excntrica, es la determinacin de la presin en el suelo o la carga por pilote, ya que estas cantidades ya no son uniformes.

Una vez que se han determinado, la seleccin de las secciones criticas y los clculos de los esfuerzos debidos al momento y a la fuerza cortante, se hacen en la misma forma que para las zapatas con carga concntrica. En todos los clculos de este son fundamentales las leyes de la esttica. Cualquiera que sea el mtodo de anlisis, la distribucion de la presion vertical del suelo en la base de una zapata, debe satisfacer los requerimientos de la esttica, segn los que: (1) la reaccin total del suelo debe ser igual a la suma de las cargas que actan en la base, y (2) el momento de la carga vertical resultante con relacin a cualquier punto, debe ser igual al momento de la reaccin total del suelo con relacin al mismo punto. Adems, una reaccin horizontal adecuada, usualmente proporcionada por la fuerza de corte a lo largo de la base, debe estar disponible para oponerse a la carga horizontal resultante. Ordinariamente, se supone que las zapatas funcionan como estructuras rgidas. Esta premisa lleva a la conclusin de que el asentamiento vertical deJ suelo que est debajo de la base, debe tener una distribucin uniforme en un plano, porque una cimentacin rgida permanece plana cuando sufre un asentamiento. La distnbucion uniforme de la presin del suelo en un plano, se deduce de una segunda suposicin, segn la que la relacin deJa presin al asentamiento es constante. Ninguna de estas suposiciones es estrictamente vlida, pero cada una de ellas se considera generalmente suficientemente precisa para los problemas de proyecto ordinarios.

2.2.- FUNDACIONES CON HORMIGN CILPEO.El Hormign Ciclpeo es un tipo de material de construccin usado en Cimentaciones, en lechos marinos o de ro.Este es un sistema que ha quedado prcticamente en desuso; se usaba en construcciones con cargas poco importantes, exceptuando las construcciones auxiliares como vallas de cerramiento en terrenos suficientemente resistentes.El hormign ciclpeo se realiza aadiendo piedras ms o menos grandes del lugar, a medida que se va hormigonando para economizar material; se van llenando los intersticios entre las rocas hasta conseguir homogeneizar el conjunto.Utilizando este sistema, se puede emplear piedra ms pequea que en los cimientos de mampostera hormigonada.La tcnica del hormign ciclpeo consiste en lanzar las piedras desde el punto ms alto de la zanja sobre el hormign en masa, que se depositar en el cimiento.2.3.- FUNDACIONES COMBINADAS.Son aquellas fundaciones que soportan mas de una columna.Se opta por esta solucin cuando se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el rea necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus reas se montan.Tambin se puede construir una fundacin combinada en el caso de que una de las columnas sea medianera y se quiera amarrar con una de las fundaciones interiores, note que aqu la misma zapata cumplira la funcin de viga de fundacin.Otro caso de fundaciones combinadas es cuando soportan mas de dos columnas. Se puede dar cuando el esfuerzo admisible es pequeoy se requiere una gran rea de fundacin.La combinacin puede cubrir columnas de un solo eje y se convierte en fundacin alargada. Si se reunen todas las columnas de una edificacin se convierte en losa de fundacin.a. Fundaciones combinadas para dos columnas:Filosofa de diseo:Se quiere que la presin de contacto sobre el suelo sea uniforme para evitar cualquier rotacin de la fundacin. Esto se traduce en que entre la resultante de las cargas actuantes de las columnas y la resultante de las presiones del suelo no exista ninguna excentricidad.La posicin de la resultante debe coincidir con el centro geomtrico de la fundacin.

2.4.- FUNDACIONES CON VIGASFundaciones Zapatas - vigas de amarre:Vigas de amarre:Todas las zapatas aisladas deben estar amarradas por un sistema de vigas a nivel de fundacin para garantizar el comportamiento integral de la estructura. Estas vigas sedisean para una carga a tensin o compresin igual a:F = 0.25AaPuDonde Pues la carga mxima de las columnas que amarre y Aaes la aceleracin ssmica de diseo.Las dimensiones mnimas de estas vigas estn dadas por: L/20 para DES, L/30 para DMO, L/40 para DMI.Adems de resistir las fuerzas mencionadas, la viga de amarre tambin debe soportar los momentos producidos por asentamientos diferenciales:M = (6EI/L2)Metodologa para el diseo de zapatas aisladasLa metodologa a seguir para el diseo de zapatas aisladas es:1. Verificar datos de entrada2. Encontrar factor de carga3. Dimensionar pedestal4. Encontrar rea de contacto restndole al esfuerzo admisible del suelo el peso propio y elpeso del suelo encima de la fundacin. Este peso se puede calcular como una densidadequivalente suelo concreto por la altura de desplante de la zapata. Dimensionar lafundacin siempre en mltiplos de5 cm.5. Verificaresfuerzosmximosyaconlosdatosdepesopropioysuelo encima reales.6. Verificar esfuerzos cortantes como viga ancha para un espesor asumido, o de la ecuacin de cortante mximo despejar el d necesario. Comparar este d con el mnimo exigido.7. Verificar esfuerzos por punzonamiento. Si no da, aumentar d o aumentar pedestalyvolveraverificaresfuerzosporpunzonamiento.Nohay necesidad de volver al paso 6.8. Verificar esfuerzos de contacto9. Encontrar momentos10. Colocar refuerzo

2.6.- DISEO DE PLINTOSEs un elemento en forma de paraleleppedo dispuesto bajo labasade lacolumnao de la pilastra, formando parte de ella generalmente. Tal vez su origen tenga que ver con lapiedraque serva de base a la columna o pie derecho demadera. En el ordendricootoscano, el plinto es el nombre delbacoque corona elcapitel. Tambin puede ser un elemento arquitectnico utilizado para algunas construcciones apoyado como columna.Los esfuerzos en el suelo no deben sobrepasar los esfuerzos admisibles bajo condiciones de carga sin factores de mayoracin.Cuando las combinaciones de carga incluyan el efecto de solicitaciones eventuales como sismos y viento, los esfuerzos admisibles pueden incrementarse en un 33.3%.Los asentamientos de las estructuras debern calcularse incluyendo el efecto en el tiempo de suelos compresibles o consolidables como arcillas y suelos orgnicos.El recubrimiento mnimo para el hierro, cuando el hormign es fundido en obra en contacto con el terreno y queda permanentemente expuesto a l, es de 7 cm.

Los plintos debern disearse para resistir fuerzas cortantes en cada direccin independientemente, tomando como seccin crtica a una distanciaddesde la cara de las columnas o elementos verticales.

La capacidad resistente a cortante tipo viga del hormign se calcula con la siguiente expresin emprica:

Donde tantofccomovcse expresan en Kg/cm2.Los plintos debern disearse para resistir fuerzas cortantes de punzonamiento en dos simultneamente, tomando como seccin crtica a aquella que se ubica a una distanciad/2alrededor del elemento vertical de carga (columna, muro de corte, etc.).

La resistencia al cortante por punzonamiento que puede desarrollar el hormign se calcula con la siguiente expresin emprica:

Donde tantofccomovcse expresan en Kg/cm2.La seccin crtica de flexin en una direccin se ubicar en las caras de los elementos verticales de carga.

En cimentaciones de muros de mampostera, la seccin crtica de diseo a la flexin se considerar ubicada en la mitad, entre el eje medio y el borde del muro.

En zapatas reforzadas en una direccin y en zapatas cuadradas reforzadas en dos direcciones, el refuerzo debe distribuirse uniformemente a travs del ancho total de la zapata.En zapatas inclinadas o escalonadas, el ngulo de inclinacin o la altura y colocacin de los escalones sern tales que se satisfagan los requisitos de diseo en cada seccin.

Las zapatas inclinadas o escalonadas que se dimensionen como una unidad, deben construirse para asegurar su comportamiento como tal (debern ser monolticas).

UNA CON LINEAS LO CORRECTO:TRMINODEFINICION

ZAPATA CORRIDA

PLINTO

ZAPATA ATIRANTADA

Son de carcter puntual y trabajan de forma independiente, pero se encuentran unidas por una cadena apoyada al terreno la cual se disea para evitar el movimiento horizontal relativo entre zapatas aisladas o para unir una zapata aislada a una funcin corrida.

Cuando se trate de pilares alineados muy prximos a muros, o de equilibrar cargas excntricas sobre las zapatas contiguas, se considera directamente el empleo de una zapata continua o zapata corrida.

Es un elemento en forma de paraleleppedo dispuesto bajo labasade lacolumnao de la pilastra, formando parte de ella generalmente.