Cimentaciones

Tabla 7

Cuadro comparativo de Metodologías de Capacidad de Carga

Terzaghi Meyerhof

Evalúa la relación entre la profundidad con respecto a su ancho, donde esta debe ser menor

o igual.

La capacidad de carga de las cimentaciones depende de las propiedades mecánicas del suelo (densidad, esfuerzo cortante y características de deformación), de los esfuerzos originales y las condiciones de humedad del suelo, de las características físicas de la cimentación (tamaño,

profundidad, forma y rugosidad) y de la forma en que la cimentación es colocada.

Se pueden implementar para cimentaciones corridas, cuadradas y circulares Asume que el terreno sobre la base del cimiento solo produce un efecto que puede representarse por una sobrecarga 𝑞 = 𝛾. 𝐷𝑓

actuante en un plano horizontal.

Factor de carga (N)

Factor de carga (N) Factor de forma (S) Factor de profundidad (d) Factor de inclinación (i) Desprecia la resistencia al esfuerzo cortante

arriba del nivel de desplante del cimiento, considerando solo de dicho nivel hacia abajo.

La resistencia al corte del suelo respecto al nivel de desplante de la cimentación debe ser

tomada en consideración.

Nota. Elaboración propia.

Las dimensiones y forma de los apoyos de una estructura dependen de las cargas a las que estará sometida y de las características del terreno donde se ubicará. Cuando el terreno lo permite, se recurre a cimentaciones directas o superficiales que se encargan de distribuir las cargas de la estructura en un plano horizontal de apoyo. (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2002, pág. 394).

Figura 36

Cimentación directa o superficial, reparto en horizontal.

Nota. Fuente: Ingeniería Geotécnica (Gonzales de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2002.

p.394).

Según (Terzaghi, 1973) establecido una cimentación superficial como tal en que su ancho B es igual o mayor que la distancia vertical 𝐷𝑓 entre la superficie del terreno y la base del cimiento (𝐷_𝑓 ≤ 𝐵 𝑜 𝐷_𝑓/𝐵 ≤ 1). Este límite muestra el límite de su fórmula de capacidad de carga límite.

Dependiendo de los requerimientos de la fundación y de las características del suelo puede diseñarse otros tipos de fundaciones superficiales como se describirá a continuación (Harmsen, 2005).

2.2.10.1.1. Criterios generales de diseño

Según (González de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2002, pág. 394) para tener el diseño de una cimentación correcta se necesita:

1. La fundación debe ser estable, lo que significa que el coeficiente de seguridad dado debe ser adecuado. El coeficiente de seguridad dado es la relación entre la carga que obtendrá el agotamiento de la resistencia del terreno y el hundimiento de la cimentación.

2. Que las deformaciones de la fundación deben ser admisibles. Esto significa que los desplazamientos como asientos, desplazamientos horizontales y giros provocado por la deformación del terreno bajo la carga transmitida por la cimentación deben ser tolerados por la estructura.

3. Que puedan sufrir daños por asentamientos diferenciales o por la transmisión de vibraciones. Se debe tener en cuenta la distancia y la profundidad de la cimentación en relación a las estructuras vecinas y a las posibles fuentes de vibraciones.

4. Factores como el tiempo, la carga cíclica, los cambios en el nivel freático, entre otros. Se debe garantizar que la cimentación mantenga su capacidad de carga y estabilidad a lo largo del tiempo y las condiciones cambiantes:

• Fundaciones sometidas a cargas dinámicas, como las producidas por maquinarias pesadas, vibraciones o sismos.

• Cambios en las características del terreno con el tiempo debido a procesos geológicos como la sedimentación, la compactación o la tectónica.

• Crecimiento de raíces de árboles cercanos que puedan afectar la estabilidad de la cimentación.

• Cambios en el uso del suelo cercano, como la construcción de nuevas estructuras que puedan generar sobrecargas o cambios en el nivel freático.

• Fenómenos climáticos extremos, como inundaciones o terremotos, que puedan afectar las condiciones del terreno o la estructura misma.

Figura 37

Definiciones de presiones.

Nota. Fuente: Ingeniería Geotécnica (Gonzales de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, 2002. p.396).

2.2.10.1.2. Zapatas de cimentación A. Zapatas aisladas

Según (Tomlinson M. , 2017) Se menciona que las cimentaciones mediante zapatas aisladas son empleadas para proporcionar soporte a las columnas estructurales. Estas zapatas pueden ser de forma cuadrada, rectangular o circular, con un grosor uniforme, o bien tener una forma escalonada o en pirámide con el fin de distribuir la carga de una columna pesada.

Según (Harmsen, 2005) muestra que las zapatas de una sola columna son un tipo de estructura de soporte que se utiliza para transferir la carga de una columna al suelo. Estas zapatas pueden tener diferentes formas geométricas según la necesidad, y se indica su uso para edificios de menos de cinco plantas y suelos con buena resistencia. Se consideran como el tipo más económico, y podrían ser céntricas o excéntricas según la excentricidad de la carga o los momentos actuantes.

Figura 38

Zapata cuadrada.

Nota. Fuente: Norma técnica (Norma E.050 Suelos y Cimentaciones, 2018).

Figura 39

Zapata rectangular.

Nota. Fuente: Norma técnica (Norma E.050 Suelos y Cimentaciones, 2018).

Figura 40 Zapata circular.

Nota. Fuente: Norma técnica (Norma E.050 Suelos y Cimentaciones, 2018).

B. Zapatas corridas o continuas

Según (Tomlinson M. , 2017) indica que las zapatas corridas se utilizan normalmente para muros de carga y para filas de columnas espaciadas de tal manera que las cimentaciones estén tan cerca unas de otras que casi se tocarían. Esto es necesario cuando la capacidad de carga del suelo es tan baja que requiere un ancho suficiente para permitir flexión transversal en las partes que se proyectan en la viga de cimentación, y un refuerzo para evitar el agrietamiento.

Figura 41 Zapata continua.

Nota. Fuente: Norma técnica (Norma E.050 Suelos y Cimentaciones, 2018).

C. Losa de fundación o cimentación

Según (Tomlinson M. , 2017) Se menciona que cuando las columnas están tan cercanas en ambas direcciones que las cimentaciones con base en zapatas aisladas se tocarían, se requieren cimentaciones con base en losa. Estas son especialmente útiles en suelos de baja capacidad de carga y en situaciones donde se presentan cargas variables o asimétricas, ya que permiten reducir los asentamientos diferenciales.

Cuando un edificio es mayor a 8 plantas o tiene un sótano o semisótano, suelen ser necesarios sistemas de fundación más robustos. Estos sistemas normalmente cubren gran parte de la superficie de la estructura y soportan varias columnas, ya que el área de soporte necesitada es del 50% o más de la planta del edificio (Harmsen, 2005).

Figura 42

Losa de cimentación.

Nota. Fuente: Cimentaciones Diseño y Construcción (Tomlinson, 2017).