S12 s1 - Cimentaciones1

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Cimentaciones
1.- Introducción
2.- Cimentación
3.- Tipos de Cimentación
4.- Acciones sobre las Cimentaciones
5.- Dimensionado en Planta del Cimiento
6.- Selección del Tipo de Cimentación
7.- Determinación de la Capacidad de Carga
8.- Determinación de los Asentamientos
9.- Mejoramiento del terreno
Ejercicios
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1: Introducción
2: Cimentación
Parte del macizo (suelo/roca) que sirve de apoyo a una estructura,
recibiendo directa o indirectamente todos los esfuerzos que ella
transmite
Este termino tambien es usado para indicar la infraestructura
(parte mas baja de una estructura) de una obra
Superficie de contacto entre el suelo y la estructura y su analisis
se refiere a la Resistencia que opone el suelo a la Deformacion
(Ruptura/Colapso); en el primer caso: Capacidad Portante y en
el segundo los Asentamientos
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Agresividad de Suelos
Las caracteristicas quimicas de los suelos permiten evaluar su
agresividad, mediante el anasilis del contenido de sulfatos, acidos y
cloruros.
La importancia de este analisis, radica principalmente en la
posibilidad de corrosion del concreto, ya sea por reacciones entre
los componentes del concreto o, por la reaccion de sustancias
externas que estan enterradas en el suelo y en contacto con aguas
subterraneas, debido a la presencia de sulfatos y sales. A los cuales
se suman los cloruros, por su accion destructiva cuando penetra al
interior de elementos metalicos del concreto armado
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* Si hay incertidumbres en el conocimiento del terreno  no
es realista pretender gran precisión en el proyecto.
* Son elementos ocultos  ante problemas, no es fácil
detectar las señales de aviso (fisuración, deformaciones,
etc.). debe cuidarse el diseño.
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superestructura
subestructura
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Pilotes
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(a): Deformaciones excesivas
(b): Colapso del suelo
(c): Colapso de los elementos
estructurales
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Carga de la Superestructura
Sobre la Base
Incremento de Tension
Sobre la Roca/Suelo
Verificar Capacidad
Portante
Verificar
Asentamientos
PROYECTO
O.K.
O.K.
Ruptura
Excesivo
Reducir tension y/o
mejorar macizo
3.- Tipo de Cimentación
Geologia
- En Roca
- Extendida al substrato rocoso
- Sobre Suelo
Profundidad
- Superficiales
- Semiprofundas
- Profundas
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CIMENTACIONES SUPERFICIALES
D  2B D  B D ≥ 2B
CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS
CIMENTACIONES PROFUNDAS CIMENTACIONES MIXTAS
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4: Acciones Sobre las Cimentaciones
• Acciones transmitidas por la estructura que sustenta:
– Esfuerzo normal N.
– Momentos en dos direcciones (Mx, My).
– Esfuerzos cortantes en dos direcciones (Vx, Vy). 
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Cargas Verticales
1) Cargas muertas
- Cargas transmitidas por columnas y muros portantes
- Pesos de muros, cimientos, pilas y estructuras cabezales
- Peso del suelo superyacente
- Peso de placas colocadas sobre el terreno
- Peso de pilotes
2) Cargas vivas
- Cargas originadas en la ocupacion humana
- Sobrecargas de caracter mas o menos transitorio
- Cargas del transito en los puentes
- Cargas por transporte y manipulacion industrial
3) Flotacion por agua subterranea
4) Arrastre hacia abajo
- Originadas en la alteracion del suelo
- Originadas en el asentamiento general de los estratos en el sitio
5) Expansion
- Por accion del congelamiento del terreno
- Por cambios de humedad en suelos expansivos
1) Del viento
2) De sismos
3) Presiones laterales de tierra
4) Presiones de fluidos
Cargas Laterales
1) Explosiones
Impacto
Presiones de contacto en placa flexible
Presiones de contacto en placa rigida
a) arena b) arcilla
a) arena b) arcilla
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CARGA CONCENTRADA VERTICAL
PROBLEMA RESUELTO POR BOUSSINESQ


=






+

−

−−=






+

−−

=


=

sencos
z2
Q3
cos1
cos
cos
z2
Q
)21(
cos1
cos
)21(sencos3
z2
Q
cos
z2
Q3
4
2rz
2
3
2
2
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2r
5
2z
Carga vertical centrada  distribución rectangular uniforme
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Carga vertical y momento e=M/N1< a/6  distribución trapezoidal
Carga vertical y momento e=M/N1 a/6  distribución triangular
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Carga vertical y momento con gran excentricidad  plastificación local
5.- Dimensionado en Planta del Cimiento
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6.- Selección del Tipo de Cimentación
- Estudios geologicos generales
- Instituciones Publicas, Privadas, de gran utilidad
- Interpretacion geologica debe estar acompanada de prevision del 
comportamiento mecanico
- Las informaciones verbales, deben ser confirmadas con registros escritos 
actualizados
Datos Preliminares
Seleccion Preliminar del Tipo de Cimentacion
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Cimentaciones Superficiales
D  2B
D  B
Cimentaciones Semiprofundas
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Pozos Perforados
Recto Acampanado Empotrado en Roca
Cajon Circular Cajon Rectangular
Cajon Abierto
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Cajon Cerrado
Cajon Neumatico
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Cimentaciones Profundas
Casos donde debe aplicarse pilotes
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Pilote trabajando por punta Pilote trabajando por fuste
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Cimentaciones Mixtas
a) Pilote ligado a zapata
b) Pilote abajo de zapata
c) Losa sobre pilotes
d) Losa sobre pilas
https://www.youtube.com/watc
h?v=_tM3USR5dag
https://www.youtube.com/watch?v=_tM3USR5dag
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https://www.youtube.com/watch?
v=p1dOWM1q-Ro
8: Determinación de la Capacidad de Carga
Introduccion
Formulacion General
En Suelos
En Rocas
https://www.youtube.com/watch?v=p1dOWM1q-Ro
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Introduccion
C.C. (qs) f (, c)
- Ensayos
- Correlaciones
Inicialmente: T. Elasticidad & Plasticidad
1859: RANKINE, “Empujes”
1885: BOUSSINESQ, “Variacion del Estado de Tensiones”
1920-24: PRANDT & REISSNER: “Capacidad de Carga”
Posteriormente: Casos mas Complejos
Metodos Empiricos y Semiempiricos
Validez: Previsto/Observado
Advenimiento de Computadoras
Metodos Numericos
“Reologia”
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Modernamente:
- De la T. Elasticidad & Plasticidad
- A comportamientos Visco-Elasto-Plastico (, , t)
- …. solo en Investigacion
Actualmente:
Los Profesionales Geotecnicos
- Modelos Simplificados de Elasticidad & Plasticidad
- Recurriendo en muchos casos a Formulaciones Empiricas y 
Semiempiricas
Recomendable:
Es deseable que las investigaciones sean del siguiente modo:
- Carga de Prototipo
- Modelo Fisico In Situ + Instrumentacion
- Ensayos In Situ
- Ensayos de Laboratorio + Muestreo
- Correlaciones
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Correlaciones:
Por el hecho de ser bastante utilizados y atrayentes, cabe 
siempre resaltar sus limitaciones:
- Cualquier correlacion debe pretender expresar una Relacion 
Fisica entre las Variables Analizadas
- Las Dispersiones, que son generalmente elevadas, deben ser 
siempre mencionadas
- El intervalo de Validez de las Correlaciones deben ser 
mencionados
- Las Variables relacionadas se deben referir a Ensayos 
Normalizados
- Las Correlaciones tiene apenas validez Regional hasta probar 
lo contrario
Formulacion General
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qult = R = (qs)u = c Nc + q Nq + 0.5  BN
qult = R = (qs)u : capacidad de carga en ruptura, ultima
C: cohesion
q : sobrecarga (q =  D)
: peso especifico
B : menor dimension de zapata
Nc; Nq; N : factores de capacidad de carga
Componente de cohesion
Componente de desplante
Componente geometrica
K. Terzaghi, 1943:
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