Diseño de Fundaciones

Vista previa del material en texto

DIPLOMADO EN: 
INGENIERIA ESTRUCTURAL 
 
DISEÑO DE FUNDACIONES 
SUPERFICIALES 
ING. JOSE LUIS ROMERO V. 
 
Introducción 
Recomendaciones Constructivas 
Proyecto Estructural 
Zapata Aislada 
Zapatas combinada 
Zapata de borde 
Zapata de esquina 
 
 
 
 
 
1. INTRODUCCION 
Según la experiencia, se ha podido encontrar una disociación entre el técnico que proyecta los 
elementos estructurales y del cimiento y el responsable de los estudios geotécnicos. Muchas 
veces ni el primero es especialista en suelos y se limita a cumplir las recomendaciones del 
citado informe, ni el segundo suele conocer las características de la estructura que se va a 
construir y muchas veces no sabe proyectar estructuralmente cimientos. En todo caso 
resultaría conveniente que el mismo técnico pueda realizar ambos trabajos. 
En general las estructuras resisten cargas que le son asignadas con pequeñas deformaciones 
(milímetros o centímetros) por lo que es lógico exigir a las cimentaciones que transmitan estas 
cargas sin producir deformaciones discordantes con las anteriormente citadas. Por ejemplo no 
es lógico cumplir con una limitación para flechas del orden de 1/250 de la luz para vigas, 
cuando la cimentación puede desplazarse varios centímetros. 
El estudio de las cimentaciones por tanto ha de contemplar el comportamiento del conjunto 
suelo – estructura, asegurando que en la situación de cargas de servicio estaremos lo 
suficientemente lejos del estado de agotamiento de los elementos estructurales y del terreno, 
cumpliendo además que las deformaciones del conjunto se mantengan dentro los márgenes 
permitidos por las normas. 
2. RECOMENDACIONES CONSTRUCTIVAS 
Como regla general conviene alterar lo menos posible el suelo durante la ejecución de los 
cimientos. Lo que generalmente es difícil de cumplir. 
En el caso de arcillas conviene excavar los 10 a 15 últimos cm inmediatamente antes de echar 
el hormigón de limpieza. 
En ocasiones se recomienda compactar la capa alterada con los trabajos antes de disponer el 
hormigón de limpieza. 
Inmediatamente se llega a la cota de fundación se deberá colocar una carpeta de nivelación de 
aproximadamente 10 cm de espesor. Esta carpeta podrá ser de mortero pobre. 
La carpeta de nivelación tendrá un sobreancho de aproximadamente 10 cm con respecto a las 
dimensiones de la zapata. 
En el caso que se detecte filtración de agua en la excavación se deberá realizar una sobre 
excavación de 0.50 m a cada lado y construir canales en todo el perímetro para que el agua 
circule y en una de las esquinas se hará un pozo donde se acumule el agua, para agotarla 
mediante el uso de bombas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0.50 0.50 
Pozo 
Canal 
0.
50
 
0.
50
 
A--- ---A 
Planta 
Sección A-A Pozo 
Carpeta de nivelación 
0.10 0.10 
 
 
 
Si hay que trabajar con agotamiento conviene tomar en cuenta que el descenso de nivel 
freático provoca asentamientos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Durante la construcción se debe verificar los resultados del informe geotécnico por debajo de 
la cota de fundación. 
En zapatas de grandes dimensiones conviene disponer que la altura sea variable. En el sector 
donde comienza la columna se dará una superficie horizontal con 0.10 (m) de sobreancho a 
las dimensiones de la columna. 
A´s 
h min 
Junta 
Caballete 
A´s 
 
 
La altura mínima del canto para hormigón simple será de 0.35 (m). 
La altura mínima del canto para hormigón armado será de 0.30 (m). 
También se debe considerar los efectos de calor de fraguado y en zapatas muy armadas suele 
resultar eficaz la utilización de de hormigones de baja relación A/C y un superplastificante 
La armadura se colocara siempre sobre separadores para garantizar el recubrimiento. 
Para colocar la armadura superior de la zapata se utilizaran caballetes, cuyo espaciamiento 
será el que evite que la armadura se deforme durante el hormigonado. 
La superficie de contacto entre zapata y columna o pantalla deberá dejarse rugosa (como 
queda al vibrarla), pero deberá estar limpia y húmeda al momento de hormigonar la columna 
o pantalla. 
Cuando se tenga juntas de dilatación con columnas juntas sobre una misma zapata es 
necesario colocar una armadura A’s en la cara superior. 
3. FACTORES DETERMINANTES DE LOS TIPOS DE CIMENTACION. 
Influencia del tipo de estructura 
La mayor parte de las estructuras exigen que se produzcan pequeños asentamientos en las 
cimentaciones que no afecten a los elementos estructurales o sus acabados. No obstante estos 
asientos no se producen de forma brusca sino suavemente a lo largo del tiempo y pueden ser 
absorbidos por los mismos elementos estructurales. De esta forma se admiten como asientos 
tolerables los de 1” para los asientos totales y ½ “ para los asentamientos diferenciales entre 
dos pilares consecutivos o lo que es lo mismo una cierta distorsión angular en los distintos 
pórticos. 
Por ello es necesario conocer si la estructura es muy rígida que no admita pequeños 
asentamientos o es flexible que es capaz de aceptar ciertos asentamientos. 
Influencia del tipo de estructura 
Para ello se debe conocer la característica físico- mecánicas del suelo de fundación, que 
condicionan su capacidad resistente al hundimiento y las deformaciones que se inducen al 
actuar las cargas de la estructura, para la selección de la profundidad a la que está el estrato 
elegido para fundar la estructura. 
 De manera general se considera que los terrenos poco densos o blandos son malos para las 
fundaciones ya que generan grandes deformaciones. Se puede hablar de arenas y limos 
sueltos y las arcillas blandas normalmente consolidadas. 
Por el contario los estratos de arenas densas, gravas o arenas arcillosas densas, arcillas 
sobreconsolidadasy algunos suelos cementados o carbonatados son considerados aptos para 
la fundación. 
 
 
La fundación sobre roca requiere de un análisis particular ya que a pesar de presentarse como 
una capa de deformación despreciable, el macizo puede presentar grietas oquedades y 
diaclasa con material y buzamiento desfavorable en los que se pueden provocar 
deslizamientos. 
También debe tomarse en cuenta las zonas singulares con suelos expansivos o colapsables y 
rellenos artificiales que en ocasiones presentan grandes espesor y que requieren de técnicas 
especiales de fundaciones y mejoramiento de suelos. 
Influencia de las condiciones del entorno, Influencia de las posibilidades de riesgo durante la 
construcción 
En ocasiones se tiene condiciones adversas para la ejecución de fundaciones como por 
ejemplo, cimentaciones en aguas libres o dispuestas en fuertes pendientes en las laderas o en 
zonas de riesgo de deslizamiento. Simplemente la presencia del nivel freático en suelos 
relativamente permeables dificultan y condicionan el tipo de cimentación en muchos casos. 
Cualquier actividad que suponga trabajar por debajo del suelo y por debajo de fundaciones de 
estructuras colindantes entraña un gran riesgo, debiendo por tanto tomar todas las revisiones 
posibles en estos casos. 
Influencia de los medios, plazo y recursos económicos disponibles 
Muchas veces en función del costo relativo mano de obra - medios mecánicos puede acabar 
realizándose un mismo tipo de fundación (pilotes) de forma manual o mecánica. 
Influencia de la experiencia previa 
El conocimiento previo geológico geotécnico de las zonas urbanizadas a veces ayuda a la 
elección del tipo de fundación a utilizar. 
Influencia de la normativa 
Al existir tipologías de fundaciones especiales que no se contemplan en la normativa local, a 
veces se hace necesario utilizar otras normativas de otros países que no necesariamente 
reflejan la realidad del mismo. Los técnico responsables del diseño y la ejecución deben tener 
por tanto un buen criterio en la selección de la normativa a utilizar y experiencia en la 
ejecución del las cimentaciones.Fig. 
 
Presiones a considerar debajo de las zapatas para realizar el diseño estructural 
En función del tipo de zapata (rígida, semirrígida o flexible) y del tipo de terreno (elástico, con 
cohesión o granular) las leyes de presiones debajo de los cimientos pueden adoptar formas 
diversas. 
A efectos prácticos resultaría inabordable tratar de calcular estructuralmente las zapatas con 
las leyes de presiones teóricas, por lo que suele procederse considerando reparto lineal bajo 
los cimientos. 
La pérdida de precisión a efectos prácticos resulta por otra parte despreciable, ya que en el 
caso más desfavorable de suponer zapata rígida con una concentración de presiones en el 
borde de la zapata, el aumento del momento flector sería aproximadamente tan solo del 5%. 
Para el caso usual de las zapatas aisladas de dimensiones A y B con momentos en una sola 
dirección, tendremos: 
 
 
 
 
Para el cálculo de las armaduras de la zapata se supone una “tensión de cálculo” uniforme 
salvo que la importancia de la zapata justifique una mayor precisión. 
 
En lo anterior se ha supuesto que la resultante, debido a "M", no se sale del núcleo central. 
Si la resultante se sale del núcleo central, la presión de punta se obtiene obligando a que la 
resultante de las presiones del terreno coincida con la transmitida por la zapata y la presión de 
cálculo se podría tomar, de forma aproximada, igual a la presión de punta menos la presión 
uniforme debida a Pi + P2. 
 
Cuando existen momentos en dos direcciones el núcleo central se convierte en un rombo. 
Siempre que la resultante caiga dentro o en los bordes del mismo, sigue siendo válida la 
fórmula: 
 
 
 
Cuando la resultante cae fuera del núcleo central, la zapata se despega en una zona de la 
zapata y se puede calcular la presión de punta con ayuda de los ábacos adjuntos, suponiendo 
que todas las presiones, en el área no despegada, son de compresión. 
 
 
 
 
 
 
En zapatas normales, con pequeñas excentricidades no permanentes, el centro de gravedad de 
la zapata se hace coincidir con el eje del pila. En casos especiales, como en zapatas con fuertes 
excentricidades permanentes, hayque tratar de hacer coincidir lo más posible el centro de 
gravedad de las zapatas con el punto de paso de la resultante. 
Diseño Estructural 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Diseño de Zapata Corrida con Muros