Cimentaciones de concreto armado

DISEÑO DE CIMENTACIONES DE HORMIGON ARMADO
8.1 INTRODUCCION
La cimentación es la parte de la estructura que permite la transmisión de las cargas
que actúan, hacia el suelo o hacia la roca subyacente.
Cuando los suelos reciben las cargas de la estructura, se comprimen en mayor o en
menor grado, y producen asentamientos de los diferentes elementos de la
cimentación y por consiguiente de toda la estructura. Durante el diseño se deben
controlar tanto los asentamientos absolutos como los asentamientos diferenciales.
8.2
EL SUELO DE CIMENTACION
El suelo constituye el material de ingeniería más heterogéneo y más impredecible
en su comportamiento, es por ello que los coeficientes de seguridad que suelen
utilizarse son al menos de 3 con relación a la resistencia. La presencia de diferentes
tipos de suelos y de distintos tipos de estructuras da lugar a la existencia de
distintos tipos de cimentaciones.
8.3 TIPOS DE CIMENTACIONES:
Dependiendo de la ubicación y de las características de los estratos resistentes de
suelos, las cimentaciones se clasifican en cimentaciones superficiales y
cimentaciones profundas.
Entre las cimentaciones superficiales destacan los plintos aislados, las zapatas
corridas, las zapatas combinadas, las vigas de cimentación y las losas de
cimentación.
Entre las cimentaciones profundas se suelen utilizar los pilotes prefabricados
hincados, los pilotes fundidos en sitio y los caissons.
a . PLINTOS AISLADOS:
Se los utiliza como soporte de una sola columna, o de varias columnas cercanas en
cuyo caso sirve de elemento integrador. Pueden utilizar una zapata de hormigón
armado, o un macizo de hormigón simple o de hormigón ciclópeo.
Las zapatas de hormigón armado deberían tener al menos 40 cm de peralte en
edificaciones de varios pisos, para asegurar una mínima rigidez a la flexión. Se
pueden admitir espesores inferiores en el caso de estructuras livianas no superiores
a dos pisos como viviendas unifamiliares con entramados de luces pequeñas, como
pasos cubiertos, etc.
b . ZAPATAS CORRIDAS:
Se las utilizan para cimentar muros o elementos longitudinales continuos de
distintos materiales como hormigón o mampostería.
c . Zapatas Combinadas:
Se las suele emplear para integrar el funcionamiento de una zapata inestable o
ineficiente por sí sola, con otra zapata estable o eficiente, mediante una viga de
rigidez.
d . Vigas de Cimentación:
Se las emplea en suelos poco resistentes, para integrar linealmente la cimentación
de varias columnas. Cuando se integran las columnas superficialmente mediante
vigas de cimentación en dos direcciones, se forma una malla de cimentación.
e . Losas de Cimentación:
Se emplean en suelos poco resistentes, para integrar superficialmente la
cimentación de varias columnas. Cuando al diseñar la cimentación mediante plintos
aislados, la superficie de cimentación supera el 25% del área total, es
recomendable utilizar losas de cimentación.
f . Pilotes:
Se los emplea cuando los estratos resistentes de suelo son muy profundos. El
hincado de pilotes permite que se alcancen esos estratos resistentes.
Pueden ir acoplados a zapatas o losas de cimentación. Se utilizan varios pilotes
para sustentar a cada unidad de cimentación.
g. Caissons:
Se
los
emplea
cuando
los
estratos
resistentes de suelo son medianamente
profundos y pueden excavarse pozos
mediante
procedimientos
manuales
o
mecánicos, los mismos que son rellenados
con hormigón simple u hormigón armado. Se
comportan como columnas enterradas.
8.4 CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE PLINTOS:
Los esfuerzos en el suelo no deben sobrepasar los esfuerzos admisibles bajo
condiciones de carga sin factores de mayoración.
Cuando las combinaciones de carga incluyan el efecto de solicitaciones eventuales
como sismos y viento, los esfuerzos admisibles pueden incrementarse en un
33.3%.
Los asentamientos de las estructuras deberán calcularse incluyendo el efecto en el
tiempo de suelos compresibles o consolidables como arcillas y suelos orgánicos.
El recubrimiento mínimo para el hierro, cuando el hormigón es fundido en obra en
contacto con el terreno y queda permanentemente expuesto a él, es de 7 cm.
Los plintos deberán diseñarse para resistir fuerzas cortantes en cada dirección
independientemente, tomando como sección crítica a una distancia d desde la cara
de las columnas o elementos verticales.
La capacidad resistente a cortante tipo viga del hormigón se calcula con la siguiente
expresión empírica:
Donde tanto f’c como vc se expresan en Kg/cm2.
Los plintos deberán diseñarse para resistir fuerzas cortantes de punzonamiento en
dos simultáneamente, tomando como sección crítica a aquella que se ubica a una
distancia d/2 alrededor del elemento vertical de carga (columna, muro de corte,
etc.).
La resistencia al cortante por punzonamiento que puede desarrollar el hormigón se
calcula con la siguiente expresión empírica:
Donde tanto f’c como vc se expresan en Kg/cm2.
La sección crítica de flexión en una dirección se ubicará en las caras de los
elementos verticales de carga.
En cimentaciones de muros de mampostería, la sección crítica de diseño a la flexión
se considerará ubicada en la mitad, entre el eje medio y el borde del muro.
En zapatas reforzadas en una dirección y en zapatas cuadradas reforzadas en dos
direcciones, el refuerzo debe distribuirse uniformemente a través del ancho total de
la zapata.
En zapatas inclinadas o escalonadas, el ángulo de inclinación o la altura y
colocación de los escalones serán tales que se satisfagan los requisitos de diseño en
cada sección.
Las zapatas inclinadas o escalonadas que se dimensionen como una unidad, deben
construirse para asegurar su comportamiento como tal (deberán ser monolíticas).