Microsoft Word - Capitulo 03 - Cimentaciones

Cimentaciones

Cimentaciones

GENERALIDADES

Se llama cimentacin al elemento estructural que transmite las cargas de las columnas y muros al terreno. La resistencia del suelo es menor que la resistencia del concreto, por ello, la cimentacin tiene mayor rea que su respectiva columna o muro para as reducir los esfuerzos que se transmiten al terreno.

El terreno debe trabajar bajo una carga tal que no se altere su estado de equilibrio, o sea, que no se produzcan deformaciones o asentamientos perceptibles que repercutan en los diferentes elementos de la estructura, producindoles tensiones parsitas para las cuales no han sido diseados.

Todos los suelos se comprimen al someterlos a cargas y causan asentamientos en la estructura soportada. Los dos requisitos esenciales en el diseo de cimentaciones son, que el asentamiento total de la estructura est limitado a una cantidad tolerablemente pequea y que, en lo posible, el asentamiento diferencial de las distintas partes de la estructura se elimine.

La interaccin suelo-cimiento es importante para el clculo de la cimentacin y a la vez depende fuertemente de las deformabilidades relativas del suelo y del cimiento. Desgraciadamente nuestros conocimientos sobre el clculo de esas deformaciones son escasos todava.

Frecuentemente se piensa que esta falta de conocimientos es importante en lo que se refiere al suelo, pero en lo que se refiere a la estructura nuestros mtodos de clculo son satisfactorios. Esto no es as y la parte relativa al clculo de las deformaciones en las estructuras de concreto es todava insuficientemente conocida.

Por otra parte, con frecuencia las estructuras de cimentacin son altamente hiperestticas y su clculo preciso resulta muy complejo y raras veces posible. El ordenador ha venido a suministrar una gran ayuda para muchos casos, pero no debe olvidarse que el conocimiento todava imperfecto de las caractersticas del suelo, de las del concreto y de las piezas de concreto estructural, hacen ilusorio el pretender una gran precisin en los resultados.

Por todo ello, el proyectista de cimentaciones ha de ser especialmente cuidadoso con los mtodos de clculo que elija y prudente al aplicarlos.

Con respecto al posible dao estructural, la eliminacin de asentamientos distintos dentro de la misma estructura es incluso ms importante que los lmites impuestos sobre el asentamiento uniforme global.

Para limitar los asentamientos de la manera indicada, es necesario:

Transmitir la carga de la estructura hasta un estrato de suelo que tenga la resistencia suficiente. Distribuir la carga sobre un rea suficientemente grande para minimizar las presiones de contacto.

VIGAS DE CIMENTACIONSe entiende por viga de cimentacin a aquella sobre la que se apoyan tres o ms pilares figura 3.10.a. La seccin transversal puede ser rectangular figura 3.10.b o bien adoptar la forma de T invertida figura 3.10.c, con economa de concreto y acero pero con un mayor costo de encofrados y mano de obra.

a.I).,

FIGURA 3.10 Vigas de CimentacinUna ventaja de utilizar este tipo de cimentaciones reside en la menor sensibilidad que presentan con respecto a las zapatas aisladas, frente a un posible defecto local del terreno.

El clculo de este tipo de cimentacin es extraordinariamente complejo y slo puede ser abordado por mtodos aproximados. El ordenador puede representar una ayuda importante, pero tampoco su uso puede conducir a una gran exactitud.

El proyectista deber por lo tanto emplear, en todo lo que sigue, su propio criterio en muchos aspectos.

La complejidad del problema surge en primer lugar del conjunto suelo-estructura y ms en concreto de su interaccin.

Actualmente existen tres niveles de precisin en el clculo general de este tipo de cimentaciones:a.Cimiento Rgido y por lo tanto indeformable.

b.Deformacin comn al terreno y al cimiento.

c.El terreno que rodea a cimiento experimenta deformaciones bajo la accin de este.

FIGURA 3.11Otra fuente importante de incertidumbre surge al considerar la deformabilidad relativa del suelo, del cimiento y de la estructura. Esto se indica esquemticamente en la figura 3.12.

FIGURA 3.10 Deformabilidad relativa del suelo

En el caso indicado en la figura 3.12.a, que corresponde a un cimiento muy rgido y a una estructura muy flexible, la distribucin de presiones vara realmente segn el tipo de suelo, pero con razonable aproximacin puede cobsiderarse un reparto de acuerdo con el mdulo de balasto.

En el caso de la figura 3.12.b, tanto el cimiento como la estructura son rgidos y la distribucin de presiones puede suponerse linealmente variable.

En el caso c de la misma figura estamos ante una estructura flexible y un cimiento flexible.

En el caso de la figura 3.12.d, el cimiento es flexible y la estructura rgida. No existe un procedimiento satisfactorio de clculo. Veremos un mtodo aproximado.Evaluacin de la Rigidez de la Estructura

El problema esencial es determinar cuando la estructura es rgida y cuando flexible en comparacin con el terreno, y por tanto, cuando los puntos de enlace de la estructura con el cimiento se consideran que no pueden o si pueden sufrir asentamientos diferenciales entre s.

La rigidez aproximada de la estructura se estima mediante el valor

VIGAS RGIDAS DE CIMENTACIN CON CONJUNTO CIMIENTO SUPERESTRUCTURA RGIDO

Son aquellas en donde las luces de todos los vanos del cimiento son tales que la semisuma de cada dos vanos consecutivos Lm, cumple la condicin:Y las luces de los posibles voladizos

Y adems Kr>0.5.

Al aceptarse en este caso el reparto lineal de presiones, el clculo de su distribucin es muy simple, tal como se muestra a continuacin.

Si e>L/6El valor mximo en el borde tiene el siguiente valor:

Conocidos los valores de o, el clculo de esfuerzos se reduce a determinar los Diagramas de Momentos Flectores y Fuerzas Cortantes de la cimentacin, sometida por un lado a las acciones de la estructura y por otro a la reaccin del terreno.VIGAS FLEXIBLES O FLOTANTES

Son aquellas en donde las luces de todos los vanos del cimiento son tales que la semisuma de cada dos vanos consecutivos Lm, cumple la condicin:

Y las luces de los posibles voladizos

Y los valores extremos,

La ley de distribucin de presiones sobre el terreno viene dada por las frmulas generales. Si e