Diseño de cimentaciones superficiales

El diseño de estructuras de manera general ha transitado por diferentes enfoques durante su desarrollo, siguiendo la premisa de que un método más novedoso va dejando atrás las teorías del modelo anterior, por supuesto los cimientos como parte de la estructura también han estado incluidos en este proceso.

1.4.1 Métodos de diseño y seguridad.

En el desarrollo histórico de la geotecnia se han utilizado distintos métodos de diseño, (Quevedo 1987), donde han cambiado en lo fundamental la forma de introducir la seguridad en el mismo, siendo los siguientes:

 Método de los Esfuerzos Admisibles. (MEA)  Método del Factor de Seguridad Global. (MFSG)  Método de los Estados Límites. (MEL)

Enfocaremos nuestra atención en el Método de los Estados Límites, es este en el que se basa nuestras normas vigentes referentes al diseño de cimentaciones.

Métodos de Estados Límites (MEL)

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diseño de cimentaciones que se realizaron en Cuba fueron a finales de la década de los ´80 (Quevedo 1987), llevándose a cabo posteriormente toda una serie de investigaciones en la misma dirección, que han permitido tener la base teórica para la introducción general de los estados límites en el campo de la geotecnia.

Este método establece dos condiciones límites de diseño;

1er Estado Límite: estado en que se diseña para lograr la resistencia y estabilidad de la estructura, con los valores de cálculo.

La ecuación que rige el diseño del 1er Estado Límite es:

Y1*  Y2*/



s (Eurocódigo) [1.5] donde: Y1* - función de las cargas actuantes con sus valores de cálculo

Y2* - función de las cargas resistentes con su valor de cálculo.



s -Coeficiente de seguridad adicional, que depende de las condiciones de trabajo generales de la obra y el tipo de fallo.

2do Estado Límite: estado que garantiza el servicio y utilización de la estructura, se chequean factores como la deformación y la fisuración de la misma para los valores reales de servicio.

El método de estados límites realiza el diseño como si fuera a ocurrir la falla y se garantiza su no existencia con la introducción de los coeficientes parciales de seguridad, los cuales se presentan a continuación:

 g coeficiente de seguridad para las características físico mecánicas del suelo.

 f coeficiente de seguridad aplicable a las cargas.

 S coeficiente de seguridad adicional (evalúa las condiciones de trabajo y la importancia de la obra).

1.4.2 Diseño geotécnico.

El diseño de cimentaciones superficiales se divide en dos etapas fundamentales el diseño geotécnico y el diseño estructural, la primera etapa tiene como objetivo hallar el área de la base (B y L) donde se deben establecer todas las combinaciones de cargas, correspondientes al 1er estado límite con los valores de cálculos y normativos, estos últimos para el chequeo del vuelco y se deben cumplir tres condiciones básicas:

24  Chequeo al vuelco  Chequeo al deslizamiento H*  N* tg * + 0.75 b´ l’C*

 Chequeo de capacidad de carga N*  Qbt*

De estos tres criterios al menos uno debe estar cerca de valores límites para que el resultado sea racional, si se incumple alguno se realiza otra iteración con valores diferentes de B, L.

Con el área de la base obtenida se chequean:

Cumpliéndose las condiciones antes señaladas se obtienen los valores definitivos de B y L.

1.4.3 Diseño estructural.

Luego de tener el área de la base, determinada por el primer estado límite o por el segundo estado límite se realiza el diseño estructural del vaso lo que incluye un pre dimensionamiento inicial, se determina el espesor del vaso, se calcula la distribución de presiones en las paredes del vaso, se chequea el espesor de la pared, se halla el refuerzo transversal y longitudinal de la cimentación, y se determina si tiene comportamiento flexible o rígido.

Por último se efectúa el diseño estructural del plato de cimentación, que debe tener en cuenta para el peralto:

 Diseño por punzonamiento  Diseño por cortante

 Diseño por flexión positiva y negativa Otros aspectos a tener en cuenta:

 Chequeo de compresión local  Comprobación del agarre

Segundo Estado Límite Primer Estado Límite

 Factor de seguridad al vuelco FSVuelco 3

 Condición de Linealidad p  R´ (condición límite para conocer si los asentamientos están dentro de la etapa lineal de comportamiento del suelo o no, lo cual determina la herramienta para su cálculo).

 Deformación (combinaciones de cargas deben ser

con los valores normativos), deformaciones absolutas y relativas.

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 Anclaje de armaduras

El diseño estructural de las cimentaciones superficiales aisladas se realiza por la teoría de los Estados Límites, distinguiéndose en las hipótesis de cálculo el empleo de dos distribuciones de presiones, la selección de un tipo u otro de distribución de presiones, está condicionada al criterio que predominó en el diseño geotécnico. En la Tabla 1.1 están recogidos los criterios para la adecuada selección.

Tabla 1.1 Criterios para la selección de la distribución de presiones del diseño estructural. Cuando en el Diseño Geotécnico rige el criterio de : Tipo de distribución de presiones recomendada para el diseño estructural

Representación Gráfica Estabilidad. Condición de Resistencia. Rectangular uniforme en el área efectiva. Deformación.

Lineal variable en función de la excentricidad de las cargas. Estabilidad. Condición de Vuelco o Deslizamiento.

Fuente: NC-53-039:02 Capítulo 15 - Diseño Estructural de Cimentaciones Superficiales.

1.5 Estado del conocimiento sobre optimización de cimentaciones a nivel

In document Optimización de cimentaciones superficiales aisladas en suelso cohesivos friccionales (página 31-34)