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Articulo de referencia

Shallow foundation

Shallow foundation construction example A shallow foundation is a type of building foundation that transfers structural load to the earth very near to the surface, rather than t...

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Shallow foundation construction example

A shallow foundation is a type of building foundation that transfers structural load to the earth very near to the surface, rather than to a subsurface layer or a range of depths, as does a deep foundation. Customarily, a shallow foundation is considered as such when the width of the entire foundation is greater than its depth.[1] In comparison to deep foundations, shallow foundations are less technical, thus making them more economical and the most widely used for relatively light structures.

Types

Footings are always wider than the members that they support. Structural loads from a column or wall are usually greater than 1,000 kPa, while the soil's bearing capacity is commonly less than that (typically less than 400 kPa). By possessing a larger bearing area, the foundation distributes the pressure to the soil, decreasing the bearing pressure to within allowable values.[2] A structure is not limited to one footing. Multiple types of footings may be used in a construction project.

Wall footing

A wall footing (or strip footing) is a continuous concrete strip that supports structural and non-structural load-bearing walls. Found directly under a wall, a wall footing's width is commonly 2–3 times wider than the wall above it.[3]

Detail section of a strip footing and its wall.

Isolated footing

Also called single-column footing, an isolated footing is a square, rectangular, or circular slab that supports the structural members individually. Generally, each column is set on an individual footing to transmit and distribute the load of the structure to the soil underneath. Sometimes, an isolated footing can be sloped or stepped at the base to spread greater loads. This type of footing is used when the structural load is relatively low, columns are widely spaced, and the soil's bearing capacity is adequate at a shallow depth.

Combined footing

When more than one column shares the same footing, it is called a combined footing. A combined footing is typically utilized when the spacing of the columns is too restricted such that if isolated footings were used, they would overlap one another. Also, when property lines make isolated footings eccentrically loaded, combined footings are preferred.

When the load among the columns is equal, the combined footing may be rectangular. Conversely, when the load among the columns is unequal, the combined footing should be trapezoidal.

Strap footing

Una zapata de correa conecta columnas individuales mediante una viga de correa. Su función general es similar a la de una zapata combinada, donde la separación entre columnas puede ser limitada o estas se encuentran adyacentes a los límites de la propiedad.

Cimentación de losa con su hormigón en proceso de curado .

Base de la estera

También conocida como cimentación de losa , esta consiste en una única losa continua que cubre la totalidad de la base de un edificio. Las cimentaciones de losa soportan todas las cargas de la estructura y las transmiten uniformemente al terreno. Las condiciones del suelo pueden impedir el uso de otros tipos de zapatas. Dado que este tipo de cimentación distribuye la carga del edificio de manera uniforme sobre una superficie considerablemente grande, se prefiere cuando las zapatas individuales no son viables debido a la baja capacidad portante del suelo.

Diagramas de los tipos de cimentaciones superficiales.

Cimentación de losa sobre el terreno

Vertido de una losa de cimentación sobre el terreno

Las cimentaciones de losa sobre el terreno o losa flotante son una práctica de ingeniería estructural en la que la losa de hormigón armado que servirá de base para la estructura se forma a partir de un encofrado colocado en el terreno. El hormigón se vierte en el encofrado, sin dejar espacio entre el terreno y la estructura. Este tipo de construcción se observa con mayor frecuencia en climas cálidos, donde la congelación y descongelación del suelo son menos problemáticas y donde no se requiere la instalación de conductos de calefacción bajo el piso. Las cimentaciones superficiales protegidas contra las heladas (o FPSF), que se utilizan en zonas con riesgo de levantamiento por heladas, son una forma de cimentación de losa sobre el terreno. [ 4 ]

Remodelar o ampliar una estructura de este tipo puede resultar más difícil. A largo plazo, el asentamiento del terreno (o subsidencia ) puede ser un problema, ya que una cimentación de losa no se puede elevar fácilmente para compensarlo; una compactación adecuada del suelo antes del vertido puede minimizar este efecto. La losa se puede aislar térmicamente, vertiendo el hormigón directamente sobre el material aislante (por ejemplo, paneles de espuma de poliestireno extruido ), o bien se pueden incorporar sistemas de calefacción (como calefacción hidrónica ) a la losa.

Las cimentaciones de losa sobre el terreno no deben utilizarse en zonas con suelo arcilloso expansivo . Si bien las losas estructurales elevadas ofrecen un mejor rendimiento en arcillas expansivas, la comunidad de ingenieros generalmente acepta que las cimentaciones de losa sobre el terreno ofrecen la mejor relación costo-rendimiento para viviendas en serie . Las losas estructurales elevadas suelen encontrarse únicamente en viviendas unifamiliares o con sótano.

Las carreteras pueden considerarse un tipo de cimentación superficial, ya que transfieren las cargas del tráfico al terreno subyacente a profundidades relativamente bajas. Por lo tanto, comprender la interacción entre la estructura del pavimento y el suelo de la subrasante es esencial para garantizar el rendimiento y la estabilidad a largo plazo. La ingeniería de cimentaciones moderna incorpora cada vez más enfoques analíticos y de campo para comprender mejor el comportamiento del suelo bajo condiciones de carga realistas. El uso de dispositivos portátiles de ensayo in situ, como el deflectómetro ligero (LWD), ha permitido una mejor estimación de la rigidez del suelo y las características de deformación directamente en el campo. Estas mediciones pueden integrarse en los marcos de diseño para mejorar la precisión de las predicciones del rendimiento de la cimentación. [ 5 ]

Las tuberías de cobre , comúnmente utilizadas para transportar gas natural y agua , reaccionan con el hormigón durante un largo período, degradándose lentamente hasta que la tubería falla. Esto puede provocar lo que comúnmente se conoce como fugas en la losa. Estas ocurren cuando las tuberías comienzan a tener fugas desde el interior de la losa. Los signos de una fuga en la losa varían desde manchas de humedad inexplicables en la alfombra hasta caídas en la presión del agua y decoloración húmeda en las paredes exteriores de los cimientos. [ 6 ] Las tuberías de cobre deben estar aisladas (es decir, insonorizadas ) o pasar por un conducto o conectarse al edificio por encima de la losa. Los conductos eléctricos a través de la losa deben ser estancos, ya que se extienden por debajo del nivel del suelo y pueden exponer potencialmente el cableado al agua subterránea .

Capacidad de carga vertical

La capacidad portante última de una cimentación superficial depende de si se considera un análisis de esfuerzos totales o de esfuerzos efectivos . Generalmente, un análisis de esfuerzos totales es aplicable a suelos de baja permeabilidad ( arcilla ) a corto plazo. Para suelos de alta permeabilidad ( arena ) o para suelos de baja permeabilidad a largo plazo, un análisis de esfuerzos efectivos es más apropiado.

Análisis de estrés total a corto plazo

Para un análisis de tensión total, la capacidad portante última de una cimentación superficial viene dada por la siguiente ecuación: [ 7 ]

σF=sdoddonortedostú+γh{\displaystyle \sigma _{f}=s_{c}d_{c}N_{c}s_{u}+\gamma h}

dónde

  • sdo{\displaystyle s_{c}}es el factor de forma que puede tomarse de forma conservadora como 1
  • ddo{\displaystyle d_{c}}es el factor de profundidad que puede tomarse de forma conservadora como 1
  • nortedo{\displaystyle N_{c}}es el factor de capacidad de carga, que es numéricamente igual a2+π≈5.14{\displaystyle 2+\pi \approx 5.14}
  • stú{\displaystyle s_{u}}es la resistencia al corte no drenada del suelo
  • γ{\displaystyle \gamma }es el peso unitario del suelo adyacente a la cimentación
  • h{\displaystyle h}es la altura desde el plano de cimentación hasta la superficie del suelo

Análisis de estrés eficaz

Para un análisis de esfuerzos efectivo , la capacidad portante última de una cimentación superficial viene dada por la siguiente ecuación. [ 8 ]

σF′=sqdqnorteqσv0′+sγdγnorteγ⋅(0,5γB−Δtú){\displaystyle \sigma '_{f}=s_{q}d_{q}N_{q}\sigma '_{v0}+s_{\gamma }d_{\gamma }N_{\gamma }\cdot (0.5\gamma B-\Delta u)}

dónde

  • sq{\displaystyle s_{q}}ysγ{\displaystyle s_{\gamma }}son factores de forma análogos que pueden tomarse de forma conservadora como 1
  • dq{\displaystyle d_{q}}ydγ{\displaystyle d_{\gamma }}son factores de profundidad análogos que pueden tomarse de forma conservadora como 1
  • norteq{\displaystyle N_{q}}es el factor de capacidad de carga (generalmente tomado comoKpagmiπtanorte(ϕ′){\displaystyle K_{p}e^{\pi tan(\phi ')}}
  • σv0′{\displaystyle \sigma '_{v0}}es la tensión efectiva vertical in situ que actúa al nivel de la base de la cimentación
  • norteγ{\displaystyle N_{\gamma }}es análogo al factor de capacidad de carganorteq{\displaystyle N_{q}}
  • γ{\displaystyle \gamma }es el peso unitario del suelo adyacente a la cimentación
  • B{\displaystyle B}es el ancho de la base
  • Δtú{\displaystyle \Delta u}es el aumento de la presión del agua intersticial entre el plano de cimentación y una profundidad de B/2 por debajo del mismo.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Akhter, Shahin. "Cimentación superficial: definición, tipos, usos y diagramas" . Pro Civil Engineer . Consultado el 31 de julio de 2021 .
  2. ↑ Gillesania, Diego Inocencio T. (2004). Fundamentos del diseño de hormigón armado (2.ª ed.). [Cebú, Ciudad, Filipinas]. pág. 259. ISBN   971-8614-26-5OCLC 1015901733 .​ {{cite book}}: CS1 mantenimiento: falta el editor de ubicación ( enlace )
  3. ↑ Mahdi, Sheikh. "8 tipos de cimentación más importantes" . civiltoday.com . Consultado el 31 de julio de 2021 .
  4. ↑ "Detalles y aislamiento de cimentaciones de losa sobre terreno, guía de construcción" .
  5. ↑ Kuttah, D. (2024). "Optimización de la entrada de datos geotécnicos basada en un deflectómetro ligero para el diseño de carreteras y el análisis del rendimiento" . Geotecnología de la infraestructura de transporte . doi : 10.1007/s40515-024-00430-6 .
  6. ↑ "Reparación de fugas en losas en McKinney, Frisco y Allen, Texas - Hackler Plumbing" . Hacklerplumbingmckinney.com. 8 de noviembre de 2013. Consultado el 20 de agosto de 2018 .
  7. ↑ Powrie, William (2014). Mecánica de suelos: conceptos y aplicaciones (3.ª ed.). Taylor and Francis Group. págs. 415–416 . ISBN   978-1-4665-5248-7.
  8. ↑ Powrie, William (2014). Mecánica de suelos: conceptos y aplicaciones (3.ª ed.). Taylor and Francis Group. págs. 415–416 . ISBN   978-1-4665-5248-7.
  • Cimentaciones de losa o losa