26- Unidad 3 - Introducción y Fundaciones Directas

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CLASIFICACION Los sistemas de cimentación pueden ser agrupados de la siguiente forma:

Superficiales o directas

Zapata aislada Zapata continua o unificada Platea Zapata excéntrica Zapata excéntrica con viga de equilibrio) Arriostramientos Bases de postes

Profundas o por pozos. .

De hormigón De acero De madera Sin camisa Con camisa recuperable Con camisa perdida Con lodo bentonitico

Prefabricados

Indirectas o por pilotes Hormigonados in situ

Drenes Pozos de bombeo Ataguias

Con agotamiento Fundaciones Hidráulicas

Con depresión del nivel freático Escolleras Cajón con fondo Cajón neumático

Sin agotamiento

Por consolidación.

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Compactación por congelación Con pilotes hincados Inyecciones petrificantes Recalce de muros (Submuraciones) Recalce de columnas Fundaciones sobre arcillas expansivas Recalces

Casos particulares Muros de contención Anclaje de tracción

Por gravedad Livianos

Una fundación se llama superficial o directa cuando el plano de asiento de los cimientos se encuentra a poca profundidad, entendiendo por poca profundidad aquella que puede ser alcanzada con la excavación corriente (2 a 5 m). En puentes podríamos considerar una profundidad algo mayor. Este tipo de cimentación se utiliza en los siguientes casos de: Suelos de baja capacidad portante y cargas bajas Suelos de alta capacidad portante y cargas importantes En todos los casos, la profundidad mínima debe quedar siempre por debajo de la zona de suelo alterable por la intemperie y agentes orgánicos; esta profundidad se encuentra entre 80 cm y 1,50 m del nivel natural del terreno en construcciones de arquitectura, y una profundidad mayor en puentes (siempre debajo del nivel freático y de erosión previsto.

El tipo más sencillo es la base aislada, que recibe la carga de una columna o pilar y la lleva a tierra mediante un simple ensanchamiento, tanto mayor cuanto menor sea la resistencia del terreno. Ésta es la solución más económica, aunque poco utilizada en puentes. Las ventajas de las bases aisladas son muchas, la facilidad para su construcción, su bajo costo, su adaptación a los diferentes tipos de terrenos y a las innumerables formas geométricas que se les puede dar. Sin embargo, su utilización se encuentra limitada por sus márgenes de captación de carga, que pueden transformarlas en antieconómicas. Por ej.: para una carga de 100 tn., y suelos de tensión adm= 3.50 Kg/cm2 o más y con grandes volúmenes de hormigón. Si las estructura son continuas o hipercontinuas y las bases aisladas se encuentran actuando sobre terrenos que poseen cierta heterogeneidad en su composición, puede llegar a producir asientos diferenciales que afectan notablemente las solicitaciones. Por ello se aconseja que las estructuras que apoyan sobre zapatas aisladas y suelos no uniformes sean isostáticas. Así las deformaciones y asientos no afectan a los elementos resistentes.

Antes de iniciar el estudio de las bases, realizaremos una clasificación para ordenarnos y las agruparemos por los siguientes aspectos: Por su rigidez (más flexibles o más rígidas) Por su forma en planta (cuadradas, rectangulares, circulares, etc.), forma en corte, ubicación de la carga, conjunto y capacidad.

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Caras paralelas o escalonadas:

Este diseño generalmente es utilizado para cargas de columnas pequeñas que oscilan entre las 10 a 20 toneladas y para tensiones de terreno superiores a los 1,50 Kg/cm2

Son bases cuyo diseño adapta a las solicitaciones actuantes. La altura es variable y lo hace en la medida que disminuye el momento flector y el efecto de punzonado: El hormigón que se utiliza resulta el necesario y por ello son bases económicas comparadas con las de caras paralelas. La inclinación de las caras superiores debe resultar menor al talud del hormigón fresco a fin de evitar los encofrados.

La manera y ubicación en que se ubican las columnas sobre las bases provocan solicitaciones de diferentes tipos. Es por ello que también realizamos una clasificación de la posición de las cargas.

Su forma en planta y corte coinciden en general con los dibujados anteriormente. Las cargas al encontrarse centradas generan en el terreno tensiones simétricas y que habitualmente se las aceptan con distribuciones rectangulares.

Las columnas se encuentran centradas sobre las zapatas, pero transmiten momentos según alguno de los ejes o en ambos. La fundación debería proyectarse más larga que ancha en la dirección de rotación de la columna. En estos casos se debe analizar cuidadosamente la distribución de tensiones en el suelo. No se admiten tensiones negativas en el terreno.

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En presencia de fuertes cargas, con terrenos de baja resistencia y cuando la distancia entre columnas es pequeña (2,50 a 4,00 metros), los lados de las bases contiguas pueden encontrarse muy cercanos. En estos casos es conveniente unirlas y conformar las denominadas bases o zapatas combinadas. La variedad de formas y combinaciones de estas bases resulta muy amplia. En este trabajo nos referimos únicamente a las más comunes.

TIPOS DE BASES COMBINADAS: Sin entrar en la determinación de las solicitaciones y el dimensionado, es conveniente primero realizar una breve clasificación, porque las solicitaciones dependerán de la forma y flexibilidad de la base.

En general pueden ser rectangulares o trapezoidales, con las columnas en sus extremos o trabajando en su interior.

1) Base combinada muy rígida:

En este caso de rigidez máxima del cimiento, el suelo reacciona mediante una presión constante.

2) Base combinada muy flexible:

Las presiones del suelo se concentran en los puntos a descargar (columnas), esto desde el punto de vista estructural es favorable. Al intensificarse las presiones en la zona de apoyos, disminuyen los momentos flectores y esfuerzos de corte en los tramos. Sin embargo, desde el punto de vista del suelo, se presenta una situación desfavorable por cuanto pueden existir presiones superiores a las admisibles previstas en la región de apoyos.

Se utilizan cuando:

Existe una fila de columnas con bases suficientemente grandes como para que lleguen a tocarse. Esta resulta una situación más probable que la anterior en pilas de puentes.  Las cargas a fundar no están concentradas en puntos (columnas) sino que están repartidas linealmente (muros portantes, caso pila tipo pared). 

En esta fundación predomina el largo de la fundación respecto al ancho de la misma

Base compuesta para dos columnas, con indicación de la disposición de la armadura principal de la viga central. Las bases compuestas de este tipo son de aplicación cuando las bases simples resultan tan grandes que se superponen.

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Bases continuas para asiento de una hilera de columnas: La viga invertida es el principal elemento de soporte y para ella se ha dibujado en la parte inferior el diagrama de momentos y con trazos gruesos la ubicación de la armadura principal. Como el comportamiento de los suelos es indefinido, tanto en este caso como en otros, es prudente que la armadura de las vigas y refuerzos de cimiento sea doble, para prevenir momentos de flexión en cualquier sentido. El ancho a puede ser variable en correspondencia con la mayor o menor carga de las columnas.

En la figura, la columna metálica se embute en el hueco de la base y luego éste se rellena con hormigón. La columna va provista de piezas de anclaje para afirmarlo y repartir mejor la carga sobre el hormigón. Base tronco cónica: Para terrenos de consistencia normal. Base con nervios: Cuando la superficie de la base es importante la colocación de nervios permiten economizar hormigón. Los nervios resultan por lo general fuertemente armados y permiten rebajar la altura total de la base.

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Ejemplo de aplicación de fundación directa en un puente sobre Río Cochuna de Tucumán:

Variante con tablestacas: