Fundaciones Profundas

Fundaciones profundas

Cimentaciones profundas

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Deben ubicarse más profundamente, para poder distribuir sobre una gran área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

• Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse elhormigón.

• Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno.

• pantallas isostáticas: con una línea de anclajes

• pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.

Cuando los mantos superiores del suelo no tienen la capacidad suficiente

para recibir las cargas de la superestructura por su falta de valor soporte, por su

deformabilidad, por razones de índole constructiva, etc., muchas veces es

conveniente o imprescindible recurrir a fundaciones de tipo indirectas o profundas,

que permiten disipar las cargas en mantos a mayor profundidad, con mecanismos

de transferencia en general distintos que los de las fundaciones superficiales.

El mecanismo de transferencia o

disipación de cargas (fig.24) en las

fundaciones profundas es por

combinación de dos tipos de

resistencia , por tensiones normales

en la punta del elemento y por

tensiones tangenciales en la

superficie lateral del mismo (fuste).

Al igual que para las

fundaciones superficiales, según las

características de la superestructura,

del suelo de fundación y de la

metodología constructiva existen

varias opciones.

FUNDACIONES PROFUNDAS.

3.-PILOTES.

Pieza larga a modo de estaca, de madera, hierro y hormigón armado, que se hinca en el terreno, bien para soportar una carga, transmitiéndola a capas inferiores más resistentes, bien para comprimir y aumentar la compacidad de las capas de tierra subyacentes.

• PILOTAJES.

Un pilotaje es una cimentación constituida por una zapata o encepado que se apoya sobre un grupo de pilote o columnas que se introducen profundamente en el terreno para transmitir su carga al mismo.

Los pilotajes se emplean cuando el terreno resistente esta a profundidades de los 5 o 6 mtrs; cuando el terreno es poco consistente hasta una gran profundidad; cuando existe gran cantidad de agua en el mismo; y cuando hay que resistir acciones horizontales de cierta importancia.

• PILOTES PREFABRICADOS.

Estos se hincan en el terreno mediante maquinas del tipo martillo. Son relativamente caros ya que deben ir fuertemente armados para resistir los esfuerzos que se producen en su transporte, izado e hinca. Pueden originar perturbaciones en el terreno y en las estructuras próximas durante su hinca, tienen la ventaja de que la hinca constituye una buena prueba de carga.

• PILOTES MOLDEADO IN SITU

Estos se realizan en perforaciones practicadas previamente mediante sondas de tipo rotativo. Generalmente son de mayor diámetro que los prefabricados y resisten mayores cargas.

• ENCEPADOS.

Los encepados constituyen piezas prismáticas de hormigón armado que trasmiten y reparten la carga de los soportes o muros a los grupos de pilotes. Como en la actualidad se emplean generalmente pilotes de diámetro grande por razones económicas él numero de pilotes por cada encepado no suele ser muy elevado.

Tipos de Cimentaciones Profundas

Las cimentaciones profundas son las siguientes:

• Muros Pantalla

• Sustitución

• Flotación

• Pilotes

Muros de pantalla

Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentación Profundamuy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costes y mayor desarrollo en superficies.

Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contención de agua subterránea en túneles y carreteras..

El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno.

Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes.

En las grandes ciudades, para obtener mas espacios de uso en edificios, se proyectan sótanos o subsuelos que muchas veces llegan hasta 20 metros de profundidad. Son éstas las soluciones ante los elevados costes de terrenos y la necesidad de obtener mayor superficie.

A estos efectos, se trata de conseguir muros de contención del menor espesor posible conservando una buena calidad y que ofrezcan seguridad y buen diseño.

Cimentacion por Sustitución

Esta cimentación se realiza mediante la excavación del terreno, donde el peso del material excavado y extraído será igual o proporcional al peso de la construcción a realizar; conociendo cada una de las capas que componen dicho suelo (características del terreno) y según las características de la estructura que sustentará y las cargas que actúen sobre la misma.

Procedimiento

Se realiza la excavación hasta llegar a terreno competente y se sustituye el existente por un terreno mejorado y compactado. Esta constituye una solución válida en casos de espesores y cargas uniformes y pequeñas.

Técnicamente, solo se definirán bien las características del material usado en el relleno y terraplenado, la densidad y humedad máximas (Ensayo Proctor) y espesores de material aportado.

Debe realizarse un control con medidas de humedad (in situ) y densidad, y los ensayos correspondientes de placa de carga para evaluar posibles asientos y deformaciones.

Nota

Es muy importante considerar un buen sistema de drenaje en casos de presencia del agua en el terreno, ya que la misma podría provocar alteraciones considerables en el material

Cimentaciones por Flotación

Las Cimentaciones por Flotación se basan en el Principio de Arquímedes que postula lo siguiente:

Todo cuerpo sumergido en un líquido estático experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del liquido desalojado.

Por ello, deberá preverse en este tipo de construcciones que se ejecuten perfectamente impermeables calculando la reacción al empuje ascendente vertical para evitar el hundimiento o el volteo de la estructura.

Comportamiento esfuerzo y deformaciones

Compresion istotropa

Compresión isotrópica

Los cambios volumétricos que se producen en los suelos sometidos a un estado de

deformación dado, están relacionados con el reacomodamiento de las partículas y con el

drenaje de agua.

La línea de compresión isotrópica (“Normal Compression Line”; NCL) está defininida por

la siguiente ecuación

De aquí en adelante se trabajará con po=1KPa. Por lo tanto, la ecuación anterior se

expresa como

Cuando un suelo es sometido a un proceso de compresión isotrópica se mueve sobre

dicha curva y experimenta deformaciones plásticas y elásticas. Al producirse la descarga,

el suelo se comporta en forma elástica y responde a

La intersección entre ambas curvas es el punto de fluencia

Los parámetros k, λ, N son constantes para cada suelo en particular. Para una muestra

que es comprimida isotrópicamente, es posible determinar su volumen específico

conociendo su historia de carga y los valores de los correspondientes parámetros k, λ, N.

La NCL representa una frontera para todos los posibles estados del suelo. Una muestra

puede moverse sobre dicha línea o por debajo y a la izquierda de ésta, pero nunca puede

hallarse sobre la región a la derecha y por sobre la misma.

Cuando un suelo está sobre la NCL se dice que se encuentra normalmente consolidado y

cuando está sobre alguno de los tramos de carga y descarga, preconsolidado. La relación

de preconsolidación para compresión isotrópica Rp se define como el cociente entre la

presión en el punto de fluencia, para el correspondiente tramo de carga y descarga, y la

presión actual a la que se encuentra sometida la muestra

Cualquier curva de Rp constante es paralela a la curva de NCL (en escala logarítmica de

presiones).

Para definir cualquier estado isotrópico es suficiente con conocer dos de los parámetros

p', v, Rp.

La curva de compresión unidireccional (comunmente conocida como curva de

consolidación) responde a la siguiente ecuación

La presión isotrópica, definida como la media de las

tres tensiones principales en efectivas, es decir

Dado que σ´2 = σ´3 tendremos

El desviador, que es simplemente

Compresion confinada

Compresion triaxial

Ensayo de compresión triaxial se crearon para determinar la resistencia al cortante del suelo, bajo ciertas circunstancias representativas

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