Plateas De Cimientacion

PLATEAS DE CIMENTACION

1. DEFINICION

Este tipo de cimentación es una zapata combinada que cubre toda la superficie bajo una estructura que soporta varias columnas y muros.

Este tipo de cimentación se prefiere a veces para suelos de baja capacidad de carga pero que tienen que soportar grandes cargas de columnas y/o muros. Bajo ciertas condiciones, las zapatas corridas tienen que cubrir más de la mitad de la superficie bajo un edificio, y entonces las losas de cimentación resultan más económicas.

Las plateas de cimentación son ventajosas cuando el área de zapatas necesaria es mayor que la mitad del área de cimentación. Las plateas se utilizan cuando la capacidad portante del terreno es pequeña o el suelo es compresible, debido a que el esfuerzo unitario en la platea es menor que en

las zapatas individuales.

Si el perfil del suelo es errático, la ventaja de la platea de cimentación estriba en la reducción de asentamiento diferencial debido a que el esfuerzo es reducido y la platea es capaz de distribuir la carga sobre pequeños puntos débiles. La platea reducirá significativamente los asentamientos si el

material blando se encuentra a una profundidad relativamente superficial, pero no reducirá apreciablemente el asentamiento si el material blando está a profundidad.

2. TIPOS DE LOSAS PARA CIMENTACIONES

2.1 Placa plana: La losa es de espesor uniforme.

2.2 Placa plana con mayor espesor bajo las columnas.

2.3 Vigas y losa: Las vigas corren en ambas direcciones y las columnas se localizan en la intersección de las vigas.

Las losas de cimentación en ocasiones son soportadas por pilotes, que ayudan a reducir el asentamiento de una estructura construida sobre suelo altamente compresible. Cuando el nivel freático es alto, las losas se colocan a menudo sobre pilotes para controlar la flotabilidad.

3. CAPACIDAD DE CARGA DE LOSAS PARA CIMENTACIONES

La capacidad de carga total última de una losa de cimentación se determina con la misma ecuación usada para cimentaciones superficiales:

Donde:

c = cohesión

q = esfuerzo efectivo al nivel del fondo de la cimentación

γ = peso especifico del suelo

B = dimensión menor de la losa

Fcs,Fqs,Fγs = Factores de forma

Fcd,Fqd,Fγd = Factores de profundidad

Fci,Fqi,Fγi = Factores por inclinación de la carga

Nc,Nq,Nγ = Factores de capacidad de carga

La capacidad neta última es:

qneta(u) = qu-q

Un factor de seguridad adecuado debe usarse para calcular la capacidad de carga neta admisible.

Para losas sobre arcilla, el factor de seguridad no debe ser menor que 3 bajo carga muerta y carga viva máxima. Sin embargo, bajo las condiciones más extremas, el factor de seguridad debe ser por lo menos de entre 1.75 y 2.

Para losas construidas sobre arena debe usarse normalmente un factor se seguridad de 3.Bajo la mayoría de las condiciones de trabajo, el factor de seguridad contra falla por capacidad de carga en losas sobre arena es muy grande.

Para arcillas saturadas con ∅=0 y condición de carga vertical, se tiene:

(3.1)

Donde Cu = cohesión no drenada (Nc=5.14, Nq=1 y Nγ=0)

De la tabla anterior, para ∅=0,

y

La sustitución de los anteriores factores de forma y profundidad lo reemplazamos en la ecuación 3.1 y tenemos.

(3.2)

Por consiguiente, la capacidad de carga neta última es:

(3.3)

Para FS=3, la capacidad de carga neta admisible del suelo es entonces

(3.4)

La figura e muestra una grafica de qamd(neta)/Cu para varios valores de L/B y Df/B, basado en la ecuación 3.4.

La capacidad de carga neta admisible para losas de cimentación construidas sobre depósitos de suelo granular es adecuadamente determinada a partir de los números de resistencia por penetración estándar.

Se tiene la siguiente ecuación para cimentaciones superficiales:

(3.4)

Donde:

Ncor = resistencia por penetración estándar corregida

B = ancho (m)

Fd = 1+0.33 (Df/B) ≤ 1.33

Se = asentamiento, en mm

La presión neta aplicada sobre una cimentación se expresa como

Donde:

Q = peso muerto de la estructura y la carga viva

A = área de la losa

En todos los casos, q debe ser menor que o igual a qamd(neta)

4. ASENTAMIENTO DE PLATEAS DE CIMENTACION

Terzaghi y Peck dicen que ∆ρ para plateas es la mitad del ∆ρ que se esperaría si la misma estructura estuviese en zapatas.

VALORES PROPUESTOS DE CAPACIDAD ADMISIBLE DE PLATEAS EN ARENA (Terzaghi y Peck, 1967)

Valores basados en máximo asentamiento de 2 pulg.

La profundidad del estrato de arena es mayor que el ancho B de la platea y el nivel freático está cercano o por encima de la base.

Si la profundidad de la roca es mucho menor que B/2, o si el nivel freático está a una profundidad mayor que B/2, los valores de capacidad admisible pueden incrementarse.

Se presume que las curvas están distribuidas uniformemente en la base del edificio. Si existen diferentes partes con diferentes cargas admisibles, se deben construir juntas de construcción.

Terzaghi y Peck indican el omitir el efecto del ancho de la platea al escoger el esfuerzo admisible.

También sugieren realizar por lo menos seis sondajes y tomar el sondaje con el menor promedio de N para ser utilizado en el diseño. Terzaghi y Peck proponen un asentamiento máximo tolerable de 2 pulgadas, porque este asentamiento producirá un asentamiento diferencial máximo ∆ρ de 3/4 pulg.

5. ASENTAMIENTO DE PLATEAS EN ARCILLA

Terzaghi y Peck recomiendan FS=3 para carga de diseño y un mínimo FS =2 para carga viva máxima.

Siempre verifique la regla de diseño anterior realizando un cálculo de asentamiento. La platea actuará básicamente como una cimentación flexible y por lo tanto la forma del asentamiento tenderá a ser en forma de plato si las cargas de columnas son uniformemente distribuídas. Sin embargo, el esfuerzo unitario debido a columnas exteriores es usualmente más alto que las columnas interiores debido a los muros, tendiendo a un patrón de asentamiento más uniforme. El patrón de asentamiento en arcilla siempre tiende a ser más uniforme que en arena y por lo tanto se puede permitir un mayor asentamiento total en arcilla.

Si las cargas de columnas no están distribuidas uniformemente en la platea, pueden requerirse juntas de construcción para separar las partes de la platea que se asentarán de diferente modo.

EJEMPLO 1

Determinar la capacidad de carga neta última de una losa de cimentación que mide 45 pies x 30 pies sobre una arcilla saturada con Cu= 1950 lb/pies2, ∅=0 y Df = 6.5 pies.

Solución:

6. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA DEFINIR LA ADECUADA CIMENTACIÓN

Para elegir acertadamente un tipo de cimentación es necesario seguir el proceso que a continuación se indica:

a. Estudio de cargas y compatibilidad entre el tipo de cargas y las características del subsuelo (según tipo de estructura), llevando a cabo los análisis cuidadosos y los más cercano posible a la realidad.

b. Determinación de la capacidad de carga del suelo y cálculo de los asentamientos probables en la cimentación (previo estudio de suelos).

c. Preparación de varios anteproyectos de los diferentes tipos posibles de cimentación.

Asimismo se debe tener en cuenta los siguientes aspectos:

• Condicionantes impuestos por los edificios próximos.

• Proceso constructivo.

• Adaptabilidad

• Economía

Además para la selección del tipo de cimentación más conveniente de acuerdo con las características mecánicas del subsuelo, para que los asentamientos tanto totales como diferenciales queden

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