Cimentaciones

C I M E N T A C I O N E S

La cimentación o subestructura, constituye un elemento de transición entre la estructura y el terreno en que se apoya .

Es la parte estructural del edificio, encargada de transmitir las cargas al terreno, el cual es el único elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizaremos en función del mismo. Al mismo tiempo este no se encuentra todo a la misma profundidad por lo que eso será otro motivo que nos influye en la decisión de la elección de la cimentación adecuada.

Su función es lograr que las fuerzas que se presentan en la base de la estructura se transmita adecuadamente al suelo en que esta se apoya. Para que esto se cumpla deberá haber una seguridad adecuada contra la ocurrencia de fallas en los elementos de cimentación o en el suelo y contra la presencia de hundimientos excesivos que ocasionen daños en la construcción de la misma o en las vecinas o en las instalaciones enterradas en la proximidad de la cimentación.

La mayoría de las cimentaciones consiste de algunos elementos de concreto, principalmente, debido al costo del material y su alta resistencia al agua, la corrosión, insectos y diversos efectos debidos al hecho de estar enterrados en el suelo.

El diseño propiamente dicho de la cimentación incluye:

El análisis del sistema suelo-cimentación-superestructura y la determinación de las fuerzas internas y deformaciones que se generan por esa interacción.

La revisión de la capacidad de carga del suelo y de los hundimientos que se producen por las cargas sobre el suelo.

El dimensionamiento de la cimentación y la consideración de la superestructura de las solicitaciones debidas a los movimientos de los apoyos.

El comportamiento de una cimentación depende de las propiedades mecánicas del suelo subyacente. Por ser éste un material natural, sus propiedades no son controlables y son mas difíciles de determinar con precisión que las de los materiales de la estructura.

PROPIEDADES DEL SUELO IMP

IMPORTANTES PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES

Para el diseño de cimentaciones, las propiedades del suelo se pueden dividir, ampliamente, en dos grupos. El primero consiste en aquellas propiedades que son significativas para identificar el tipo de suelo.

El segundo grupo de propiedades del suelo incluye aquellas que se relacionan, directamente con el carácter estructural o el comportamiento ante el esfuerzo y la deformación del suelo.

Mientras algunas de estas propiedades se pueden suponer de una manera general sobre la base de la identidad del suelo. Hay algunas pruebas especificas que proporcionan más información, lo cual permite predicciones más exactas del comportamiento estructural.

Para una arena, hay comúnmente cuatro puntos de información no incluidos en los datos utilizados para clasificación por el sistema unificado que son significativos para el comportamiento estructural.

ELEMENTOS DE LOS SISTEMAS DE CIMENTACIÓN

El sistema completo de una cimentación para la mayoría de los edificios incluye diversos elementos además de los básicos de apoyo (zapatas o cimentaciones profundas).

Muros de cimentación:

Los muros de cimentación son muros que se extienden por debajo de la superficie del terreno y representan una suerte de transición entre la cimentación y las partes del edificio que están debajo de la tierra. Comúnmente se construyen de concreto o mampostería. Las funciones estructurales y arquitectónicas de los muros de una cimentación varían considerablemente, según el tipo de cimentación, el tamaño del edificio, el clima y las condiciones del suelo y si sirven o no para formar un sótano.

Cuando el muro es muy bajo y las cargas del edificio también son bajas, a veces se puede usar una construcción conocida como viga solera o viga de cimentación. Éste consiste en una combinación de las funciones del muro de cimentación y la zapata para muro en un solo elemento que da soporte continuo a los elementos de construcción del edificio.

Cuándo se necesita un sótano los muros de cimentación son, generalmente, muy altos.

Columnas en muros:

Algunas de las variables que se deben considerar en este caso son las siguientes:

• Magnitud de las cargas de la columna. Una cosa es que las cargas de columnas sean pequeñas, como el caso de edificios de un solo piso y construcción liviana y claros cortos, y otra que las cargas sean grandes, como el caso de edificios de muchos pisos.

• Separación entre columnas. Si las columnas están muy cercanas unas a otras, la idea de usar el muro como elemento de distribución tendrá más mérito. Si las columnas están muy separadas será menos adecuado esperar que el muro cumpla esas funciones. No hay dimensión limite para éste efecto por si mismo, se debe considerar junto con la carga de columna, altura del muro, tipo de cimentación, etc.

• Altura del muro. Para cubrir claros o distribuir cargas, la dimensión más crítica para el muro es la altura. Esta relacionado con la eficacia relativa del muro como viga y la clasificación del miembro como miembro para cubrir claros. Para esta última relación, el muro puede pertenecer a tres categorías de comportamiento en función de su relación entre claro y peralte, estas son:

1. Un miembro a flexión ordinario (viga) con cortante, momento y deflexión como se considera comúnmente que genere una viga.

2. Una viga de gran peralte sin deflexión virtual y con rigidez en proporción a su claro que afecta, significativamente la naturaleza del esfuerzo y la deformación sobre una sección vertical del miembro.

3. Un miembro tan rígido con respecto a su claro que, esencialmente, no hay flexión implícita en su acción. En vez de ello, funciona como arco o voladizo en forma de puente entre soportes.

• Tipo de cimentación. Si la cimentación consiste en elementos profundos, ya sea pilas o grupo de pilotes, es más probable que el muro se diseñe como viga para cubrir claros, de un tipo u otro. Cuando la cimentación es el tipo de apoyo, poco profundo, puede haber varias opciones para las relaciones columna/muro/zapata.

Consideraciones de apoyo:

Los objetos que se apoyan sobre zapatas se pueden sujetar a éstas de diversas maneras, los tipos básicos de sujeción son los siguientes:

 Apoyo directo sin anclaje. El apoyo directo se usa, comúnmente, en pilas pequeñas de mampostería no reforzada. Con este detalle no es posible la resistencia al empuje ascendente y es muy poca la transferencia de carga lateral. La adhesión con mortero es el único mecanismo de sujeción, aunque la fricción debida a la carga muerta generará una potencial transferencia de carga lateral.

 Espigas de varillas

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