Fundaciones Superficiales 463h6n

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9.2 FUNDACIONES SUPERFICIALES

CApfTUlO 9: Fundaciones

d) So brecimientOS: elementos estructurales que actúan como nexo entre el muro (o pilar) yel cimiento; son de ancho inferior a este y superior o igual al muro. Se hormigo na aparte del cimiento, fundamentalmente porque los hormi­ gones deben ser de distinta calidad.

9.2.1. GENERALIDADES Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del terreno por tener éste la suficiente capacidad de carga pero, también se debe cumplir que los asentamientos sean pequeños y isibles por la supraestructura. Los compo­ nentes tradicionales de una fundación superficial tÍpica se ven en la Figura 9.7 .

9.2.2. TIPOS DE FUNDACIONES SUPERFICIALES Entre las fundaciones superficiales se cuentan las que se observan a continuación:

Muro

t. '9 f

Sobrecimienw

MiM Cimienw

Zarpa ~

Emplamillado

Figura 3.7 Componentes tradicionales de una fundación tÍpica.

a) Emplantillado: capa de hormigón de sacrificio que se pone previa al hormi­ gonado de la fundación, en espesores de 5 a 8 cm. Su objetivo principal es nivelar el fondo, para poder trazar la posición de las armaduras sobre una superficie plana y limpia. El espesor del emplantillado no debe ser conside­ rado como recubrimiento de las armaduras. El recubrimiento requerido por las armaduras de fundación debe ser aquel que proporciona el hormigón estructural de la fundación. b) Zarpas: se utilizan cuando la capacidad del terreno no es suficiente para so­ portar la presión que ejercen los cimientos directamente sobre él. Lo que se logra usando zarpas o zapatas es no tener que ensanchar todo el cimiento para lograr el mismo efecto la distribuciones de tensiones. c) Cimientos: elemento estructural encargado de transmitir las cargas de "la su­ praestructura al suelo de fundación. En algunos casos se puede considerar el uso de bolones desplazadores, los cuales son piedras de canto rodado de unos 10 cm de diámetro, que se colocan para disminuir la cantidad de hormigón en la fundación.

a) Zapatas Aisladas: son de carácter puntual, generalmente están constituidas por dados de hormigón de planta cuadrada. Las fundaciones de zapata, en general, constituyen los tipos más usados tanto por su economía como por su sencillez de construcción (Figura 9 .8a). b) Zapatas Atirantadas: son de carácter puntual y trabajan en forma indepen­ diente, pero se encuentran unidas por una cadena apoyada al terreno, la cual se diseña para evitar el movimiento horizontal relativo entre zapatas aisladas o para unir una zapata aislada a una fundación corrida (Figura 9.8 b). c) Zapatas y Vigas de Fundación: (Figura 9. 8c) la viga de fundación es un ele­ mento estructural que permite tomar las cargas de muro y transmitirlas a zapatas aIsladas. Puede haber varias razones para querer diseñar zapatas con vigas de fundación. Por ejemplo, como una forma de ahorrar en compara­ ción a la alternativa de zapata corrida. En algunos casos es conveniente hacer que el peso de los muros descanse sobre la zapata para aumentar la carga horizontal y equilibrar momentos descompensados en el apoyo. d) Z apatas Corridas: cuando se trate de pilares alineados muy próximos a muros, o de equilibrar cargas excéntricas sobre zapatas contiguas, se considera direc­ tamente el empleo de una zapata continua o zapata corrida (Figura 9.8d). e) Losas o Placas de Fundación: si el área de las zapatas es superior al 500/0 del área total en planta de la estrucnira, es constructivamente conveniente una fundación tipo placa, rigidizada con vigas invertidas. Este tipo de fundación disminuye considerablemente los efectos de asentamientos diferenciales y es apta para suelos no homogéneos (Figura 9.8e) . f) Losas Flotantes: cuando es necesario construir estructuras muy sensibles a asentamientos en terrenos excepcionalmente pobres puede recurrirse a fun­ daciones de losa flotante (Figura 9.8f). La fundación debe hacerse de dimen­

31-7

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312

PROCESOS Y TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN D.Solminihac/1h",oux

CAPfTULO 9: Fundaciones

Una fundación de zapata de forma cúbica asume que el terreno de fundación excavado tendrá la misma forma ·y dimensión que la zapata. Sin embargo, el terreno puede ser de relativa mala calidad y obliga a sobre excavar el suelo de fundación.

siones tales que el peso del volumen de tierra removida sea similar a la carga pr:oducto del peso de la estructura. En esta forma las condiciones de carga en la superficie del terreno de fundación no han sido teóricamente modificadas por la construcción, de modo que será razonable suponer que los asenta­ mientos serán bajos o nulos.

En este último caso se puede asumir una pérdida de hormigón de fundáción para rellenar la sobreexcavación. Ahora bien, si el volumen de sobreexcavación es muy grande, se recomienda utilizar moldajes para hacer la fundación y luego rellenar el espacio restante con un suelo de relleno. Si el número de zapatas es muy grande, puede incluso ser conveniente utilizar el diseño de los moldajes para producir volúmenes de hormigón más pequeños pero respetando la dimensión de apoyo. En este caso si la forma se hace relativa­ mente esbelta, se recomienda utilizar armaduras de refuerzo. Para determinar si la fundación debe llevar armadura se debe considerar la calidad del hormigón de la zapata. Un criterio general es comprobar el ángulo esquematizado en la Figura 9.9 (que en caso de ser> 60° implica que la fundación requeriría armadura).

a) Zapata aislada

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c) Viga de fundación

d) Zapata corrida

e) Placa o Losa nervada de Fundación

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Figura 3.8 Fundaciones superficiales.

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Peso de la constru.cción

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P

a) Fundación típica

b) Fundación típica con menor volumen de hormigón,

requiere moldajes

c) Zapata escalonada

Figura 3.3 Esquema práctico para determinar la necesidad de armadura de una fundación.

El criterio empleado para determinar si una zapata aislada requiere o no arma­ dura se aplica de la misma forma para 9.eterminar si la sección transversal de una zapata corrida requerirá o no de armaduras.

P T = Peso dd volumen de cierra extraída

M ;

p

f) Losa flotante

I

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fr La armadura de la sección transversal de una zapata corrida, se determina con el mismo criterio señalado para zapatas aisladas. La armadura longitudinal se diseña para resistir las reacciones hacia arriba transmitidas por el terreno, que deben estar equilibradas por las cargas hacia abajo de las columnas y muros si los hay.

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Condición de Losa F10came

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373

· 314

PROCESOS YTÉCNICAS D E

CÓ¡"'~UCClON

D, Solm inihac / Thenoux

CAPiTULO 9: Fundaciones

Toda fundación que requiera de armaduras estructurales o de anclaje no debe ser rellenada con "bolones desplazadores" por la posibilidad de que éstos deformen la armadura.

No existen procedimientos teóricos exactos para determinar la resistencia de pi­ lotes soportantes, de modo que en la práctica su capacidad se deduce de la re­ sistencia que ofrecen al hincamiento. Los pilotes se clavan golpeando el extremo por medio de un peso que cae guiado sobre rieles, o usando máquinas especiales denominadas martinetes o martillos polones.

9.3 FUNDACIONES PROFUNDAS 9.3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS PILOTES

9.3.2 TIPOS DE PILOTES SEGÚN SU FUNCIÓN

El pilotaje es una solución apropiada para terrenos malos en los cuales no es po­ sible usar zapatas o losas de fundación. Los pilotes son piezas largas, cilíndricas o prismáticas, de madera, hormigón, o metal, que, hundidas en el suelo, sirven de fundaciones o de estructura para cortinas de tablaestacas.

Además del uso ya mencionado, los pilotes pueden servir para las siguientes otras funciones: a) Pilotes sometidos a arrancamiento: cuando están sometidos a fuerzas de arranque, es necesario proyectarlos en tal forma que el peso de la zapata y de la tierra sea por lo menos 1,5 veces superior al arranque (Figura 9.11A).

Su hinca en el suelo se obtiene mediante diversos métodos: por percusión, para pilotes de cualquier tipo; por moldeo en el suelo, para pilotes d e hormigón; por atornillado, para pilotes de hormigón o metálicos.

El peso de tierra se estima sobre la base de un ángulo de talud 30 grados. Si la fundación resulta de dimensiones excesivas puede anclarse a un pilote de fricción (Figura 9.11 B).

Se llama fuste del pilote a la longitud de la parte hundida en el suelo, y altura libre a la longitud de la parte que emerge del suelo. Un pilote puede ser "soportante" o "de fricción". En los primeros la resistencia se obtiene por el apoyo del extremo inferior en terrenos de buena calidad, de modo que el pilote trabaja como una columna (Figura 9.10a). En los pilotes de fricción, la resistencia se debe al roce entre el pilote y el terreno circundante (Figura 9.10b). En general, un pilote tiene una acción combinada y resiste por ambos efectos.

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2 Figura 9.11 A

A: Pilo re somecido a arrancamiento. B: Pilore de fricción (Case, 1971).

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Terreno sueltQ

Figura 9.10 Formas de resistencia de un pUore (Calabru, 1965).

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b) Pilotes como solución para consolidar terrenos blandos por desplazamiento (Figura 9.12).

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