Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Cimientos poco profundos

Ejemplo de construcción de cimientos poco profundos Una cimentación superficial es un tipo de cimentación que transfiere la carga estructural al terreno muy cerca de la superfic...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Ejemplo de construcción de cimientos poco profundos

Una cimentación superficial es un tipo de cimentación que transfiere la carga estructural al terreno muy cerca de la superficie, en lugar de a una capa subterránea o a diferentes profundidades, como ocurre con una cimentación profunda . Habitualmente, se considera que una cimentación es superficial cuando su anchura es mayor que su profundidad. [ 1 ] En comparación con las cimentaciones profundas, las superficiales son menos técnicas, lo que las hace más económicas y las más utilizadas para estructuras relativamente ligeras.

Tipos

Las zapatas siempre son más anchas que los elementos que soportan. Las cargas estructurales de una columna o muro suelen ser superiores a 1000 kPa, mientras que la capacidad portante del suelo suele ser inferior (normalmente inferior a 400 kPa). Al poseer una mayor superficie de apoyo, la cimentación distribuye la presión al suelo, reduciendo la presión de apoyo a valores admisibles. [ 2 ] Una estructura no se limita a una sola zapata. En un proyecto de construcción se pueden utilizar varios tipos de zapatas.

Cimentación del muro

Una zapata de muro (o zapata corrida) es una franja continua de hormigón que soporta muros de carga estructurales y no estructurales. Ubicada directamente debajo de un muro, la zapata de muro suele tener un ancho de 2 a 3 veces mayor que el del muro que se encuentra encima. [ 3 ]

Detalle de una sección transversal de una zapata corrida y su muro.

Cimentación aislada

También conocida como zapata de columna única , una zapata aislada es una losa cuadrada, rectangular o circular que soporta los elementos estructurales individualmente. Generalmente, cada columna se asienta sobre una zapata individual para transmitir y distribuir la carga de la estructura al suelo subyacente. En ocasiones, una zapata aislada puede tener una pendiente o estar escalonada en la base para distribuir cargas mayores. Este tipo de zapata se utiliza cuando la carga estructural es relativamente baja, las columnas están ampliamente espaciadas y la capacidad portante del suelo es adecuada a poca profundidad.

Cimentación combinada

Cuando más de una columna comparte la misma zapata, se denomina zapata combinada . Este tipo de zapata se utiliza generalmente cuando la separación entre las columnas es demasiado reducida, de modo que si se usaran zapatas individuales, estas se superpondrían. Asimismo, cuando los límites de la propiedad generan cargas excéntricas en las zapatas individuales, se prefieren las zapatas combinadas.

Cuando la carga entre las columnas es igual, la zapata combinada puede ser rectangular. Por el contrario, cuando la carga entre las columnas es desigual, la zapata combinada debe ser trapezoidal .

Pie de correa

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