Ingeniería Geotécnica - U2S8 - Cimentaciones superficiales

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CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Profesor: Msc. José Luis Carrasco Gutiérrez
jlcarrascog@gmail.com
INGENIERÍA GEOTÉCNICA
mailto:jlcarrascog@gmail.com
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
– Tipos de cimentaciones 
Superficiales
– Consideraciones de diseño 
estructural
CONTENIDO
Tipos de cimentación:
 Zapatas corridas
 Zapatas aisladas
 Zapatas combinadas
 Vigas de cimentación
 Losas de cimentación
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Zapatas corridas
Zapatas aisladas
 Centradas
 Esquinadas
 Circulares
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
- En suelos rígidos
- En sistemas aporticados
- Evitar zapatas muy grandes
- En muros
- Tabiquerías
Zapatas combinadas
 Une 2 o más columnas
 Se recomienda en suelos intermedios (E.030)
 En sistemas estructurales aporticados
Vigas de cimentación
 En suelos intermedios a flexibles (E.030)
 En sistemas aporticados
 Mejora la estructuración
 Modelo a través del coeficiente de balasto
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Vigas de cimentación
 Puede modelarse como viga sobre base elástica apoyada en
los extremos y el terreno representado por un balasto.
 Se evalúan los momentos, cortes y presiones transmitidas al
terreno.
 Permite determinar las deformaciones de la viga.
 Verificar deformaciones no usuales (grietas).
 Verificar concentración de esfuerzos en esquinas.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
VIGAS DE CIMENTACIÓN – APLICACIÓN
ANÁLISIS DE VIGAS DE CIMENTACIÓN EN UNA TORRE DE TRANSMISIÓN
 Alternativa 1: Plintos y vigas
 Alternativa 2: Viga masiva
 Alternativa 3: Viga tipo T Invertida
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Ref:Aguiar F.
VIGAS DE CIMENTACIÓN – APLICACIÓN
CIMENTACIONES SUPERFICIALES - APLICACIONES
Ref:Aguiar F.
Vigas de cimentación – Esquema de fuerzas
CIMENTACIONES SUPERFICIALES - APLICACIONES
6m
6m
90 Tn 90 Tn
32 TnTn.m 32 Tn.m
32 Tn.m
32 Tn.m
M=32 Tn.m
32 Tn
90 Tn 90 Tn
M=32 Tn.m 32 Tn
Ref:Aguiar F.
Balasto:
K=1000Tn/m3
VIGAS DE CIMENTACIÓN – APLICACIÓN
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Diagramas de Cortantes y Momentos de las 3 alternativas
Estructuralmente la 
alternativa 1 (Plintos y vigas) 
reporta menores valores de 
cortante y momentos
Ref:Aguiar F.
VIGAS DE CIMENTACIÓN – APLICACIÓN
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Diagramas de Presiones: 3 alternativas
Las presiones transmitidas al 
terreno son menores y más 
uniformes para la alternativa 3 
(Viga T invertida)
Ref:Aguiar F.
Losas de cimentación
 En diferentes sistemas estructurales
 Edificios altos (cargas importantes)
 Si zapatas cubrirían un % significativo del área de
construcción.
 En suelos flexibles (Poca capacidad de carga)
 En suelos muy compresibles/sueltos o con nivel freático
alto pueden ir acompañados de pilotes.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Tipos de losas de cimentación
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
a. Losa plana
b. Losa plana engrosada bajo
columnas
c. Losa emparrillada: Vigas en
ambos sentidos. Las columnas se
ubican en intersecciones de
vigas.
d. Losa plana con pedestales
e. Losa con muretes integrados
para sótanos o cajón de
cimentación
Concepto de rigidez relativa suelo estructura
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Distribución de presiones en cimentaciones flexibles y rígidas
Concepto de rigidez relativa suelo estructura
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Distribución de presiones en zapatas rígidas sobre arcillas y arenas
Consideraciones de diseño estructural
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Método rígido convencional
 Supone que la losa es infinitamente rígida
 La resultante de la presión del suelo coincide con la línea de acción de
las fuerzas actuantes.
Consideraciones de diseño estructural
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Método flexible aproximado
 Supone que la losa se apoya sobre una base elástica
 Para evaluar el asentamiento de la cimentación se considera el
comportamiento elástico de un resorte que representa el efecto final
que se produce entre el edificio a través de la cimentación y el terreno
de fundación. (Modelamiento de la interacción suelo estructura
mediante resortes).
 Constante elástica de los resortes se denomina: Coeficiente de balasto (k)
 K se debe estimar adecuadamente
k
Viga flexible
Coeficiente de balasto (k)
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Cimentaciones sobre suelos granulares
Cimentaciones sobre arcillas
Cimentaciones rectangulares B x L
Coeficiente de balasto (K)
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
• Permite evaluar deflexiones de una
cimentación
• El resorte elástico representa el efecto final
que se produce entre el edificio a través de
la cimentación y el terreno de fundación.
• Permite calcular deformaciones de la
estructura de cimentación (ETABS, SAFE,
SAP, etc.)
TIPO DE SUELO
K0.3
(MN/m3)
Arena seca o húmeda
Suelta 8 – 25
Media 25 – 125
Densa 125 – 375
Arena Saturada
Suelta 10 – 15
Media 35 – 40
Densa 130 – 150
Arcilla
Rígida 10 – 25
Muy rígida 25 – 50
Dura > 50
VALORES TÍPICOS DE K0.3
Diseño estructural - Método flexible aproximado
CIMENTACIONES SUPERFICIALES
Concepto básico:
 Considere un ancho B1 y longitud infinita
 La viga está sometida a una carga concentrada Q
 De los fundamentos de mecánica de materiales
M=EFIF d2z/dx2
Comité ACI 336 (1988) : Si 1.75b < espac. entre
columnas entonces usar método rígido sino flexible.