cimentaciones- semana 01
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CIMENTACIONES
1.
DEFINICIN
El cimiento es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno. Dado
que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy inferiores a las de la estructura,la cimentacin posee un rea en planta muy superior a la suma de las reas de todos los soportes
y muros de carga.
El terreno debe trabajar bajo una carga tal que no se altere su estado de equilibrio, es decir, que
no se produzcan deformaciones o asentamientos en la estructura. La carga de trabajo del terreno
se realiza a travs del estudio de suelos. Se proporciona una tabla con los valores de resistencia
del terreno aproximados, siendo indispensable la elaboracin del estudio de suelos de manera
especfica para el diseo de estructuras.
Tipo de Suelo qs (kg/cm2)
Rocas macizas: granito, diorita, sneis 100Rocas laminadas: esquistos, pizarra 40
Rocas sedimentarias: caliza, arenisca 15
Cascajo, gravas o gravas arenosas (GW o GP)
Compactas
Medianamente compactas (lima)
Suelas
5
4
3
Arenas o arenas con gravas bien graduadas (SW)
Compactas
Medianamente compactas
Suelas
3.75
3
2.25
Arenas o arenas con gravas mal graduadas (SP)Compactas
Medianamente compactas
Suelas
3
2.50
1.75
Gravas Limosa o grava arena- limo (GM)
Compactas
Medianamente compactas
Suelas
2.50
2
1.50
Arenas limosa o arenas limo (SM) 2
Gravas arcillosas o arenas arcillosas (GC-SC) 2
Suelos inorgnicos, limos, arenas finas (ML-CL) 1
Arcillas inorgnicas, plsticas, arenas de alta plasticidad, limoselsticos (CH MH) 1
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Presin del sueloLa distribucin de tensiones bajo una zapata no es uniforme, cada terreno tiene sus caractersticas
propias y reacciona ante cargas externas de distintos modos. Los factores que influyen en la
distribucin de la reaccin del terreno son:
La flexibilidad del cimiento respecto al suelo, puede ser cimentacin rgida o flexible.
Profundidad de Cimentacin.
Dimensin de los elementos de la cimentacin.
Caractersticas fsico-mecnico de los suelos
Ubicacin del nivel fretico Asentamiento tolerable de la estructura.
En el diseo, es necesario asumir la siguiente hiptesis para la distribucin de la reaccin del suelo.
La cimentacin es rgida.
El suelo es homogneo, elstico y aislado del suelo circundante.
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M
Nique1 N
M
Esto lleva a distribuciones de reaccin del suelo de forma lineal, dando resultados conservadores
de diseo, salvo en terrenos cohesivos como limos y arcillas plsticas.
Cimentacin con Carga Excntrica
En cimientos cargados excntricamente, la reaccin del suelo no es uniforme y tiene unadistribucin ya sea trapezoidal o triangular.
Nequi N
Caso 1:la excentricidad B = M/N b/B
Las tensiones reducidas seran:
1
)6
1(6
2
b
e
ab
N
ab
M
ab
N
b
2
)6
1(6
2b
e
ab
N
ab
M
ab
N
Se deber cumplir que
.4
3 21adm
Caso II: b/6 < e b/3
aeb
N
da
N
)2(3
4
3
21
1
Se deber cumplir que b
adm 25.11
Caso III B >b/3Este no es vlido y debemos modificarse las condiciones geomtricas por falta de
seguridad de vuelco.
Para garantizar el equilibrio deben cumplirse dos condiciones:
21
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La lnea de accin resultante de la reaccin del suelo debe coincidir con la lnea de accin de la
carga excntrica de la columna de modo que no se presenten momentos resultantes por
excentricidad.
La resultante de la presin del suelo debe ser igual a la carga proveniente de la columna para
satisfacer el equilibrio de fuerzas verticales.
Comprobacin al vuelco
La comprobacin que debe efectuarse en zapatas sometidos a momentos fuerzas
horizontales es la seguridad al vuelco. El problema se reduce a comprobar que el llamado
momento de vuelco afectado por un coeficiente de seguridad es inferior al momento
estabilizador, para ello se toma momentos respecto al eje o.
(N+P)b/2 > (M+Vh)Ys
N, M, V Esfuerzos en base de pilar.
p peso propio de la zapata
b ancho de la zapata
h altura o conto de la zapata
Ys factor de seguridad
En esta ecuacin no est incluido el peso del suelo que gravita sobre la zapata, cuyo efecto es
estabilizador.
Comprobacin al Deslizamiento:En el caso de zapatas sometidos a acciones horizontales y que
no estn debidamente demostrados, deber comprobarse la seguridad al deslizamiento, la
fuerza de rozamiento entre la base de la zapata y el terreno o la cohesin de ste tomar comonica fuerza estabilizante, desprecindose generalmente el empuje sobre la superficie lateral
de la zapata se deber cumplir que:
(N+P) tg 2/3 >V Ys para suelos sin cohesin (arenas )
A c >V Ys para suelos cohesivos (arcillas )
Siendo N, V = los esfuerzos normal y cortante en la base del pilar
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P = Peso propio de la zapata
2/3 = 2/3 = ngulo de rozamiento interno de clculo minorado
C1/2 = 0.5C = Valor de clculo minorado de la cohesin
A = superficie de la base de la zapata
Ys = factor de seguridad al deslizamiento = 1.5
Consideraciones generales para el Diseo
Para el diseo de cimentaciones, involucra una serie de etapas las cuales son:
Determinacin de la presin neta del suelo y dimensionamiento de la zapata.
Determinacin de la reaccin amplificada del suelo
Verificacin del corte por flexin y por punzonamiento.
Calculo del refuerzo por flexin y refuerzo longitudinal.
Verificacin de la conexin columna zapata o muro zapata.