Existe una gran cantidad de tipos de cimientos que se utilizan en estructuras de construcción. Sin duda, necesitamos al menos un tipo de cimentación para construir una estructura.
Como comentamos en el artículo Cómo determinar el tipo de cimentación, podemos elegir el tipo de cimentación más adecuado.
Básicamente existen dos tipos de fundaciones.
- Cimentaciones poco profundas
- Cimentaciones profundas
Entonces, analicemos cada tipo de base en detalle.
Cimentaciones poco profundas
Como sugiere el nombre, los cimientos poco profundos se construyen a una profundidad específica.
La base poco profunda también se llama base en tiras.
Aunque los cimientos se construyen a poca profundidad, es posible que se requiera una profundidad significativa de excavación para los cimientos debido a las malas condiciones del suelo.
Se pueden realizar mejoras del suelo según lo recomendado en el informe de prueba del suelo para cimientos poco profundos. Esto aumenta muchas veces la profundidad de la excavación.
Las cimentaciones poco profundas se pueden dividir en dos categorías principales.
- Cimientos superficiales distintos de los cimientos tipo losa
- Cimentaciones de estera/cimentaciones de losa
Cimientos superficiales distintos de los cimientos tipo losa
Hay muchos tipos de fundaciones que podemos discutir en este contexto.
Analicemos brevemente cada tipo con la información necesaria.
1. Fundaciones individuales
También se le llama base aislada.
El tipo de cimentación más utilizado para edificios pequeños y medianos.
El tipo más simple de base de hormigón. Es muy fácil de construir y debido a su simplicidad también hay menos posibilidades de errores de diseño y construcción.
A diferencia de otros tipos de cimentaciones, construir cimientos individuales es muy sencillo. Para hacer esto, siga los pasos a continuación.
- Suponiendo que la carga axial es “N” (límite de uso), la capacidad de carga permisible del suelo es “BC”.
- Fundación Guacamayas; A=N/BC
- El largo/ancho de la base es √A
- Calcule la carga de rotura “UL”, que consta de carga muerta, carga viva, carga de viento, etc. Cada carga se multiplica por los factores correspondientes.
- Calcule la presión máxima debajo de la base = UL/A
- Como conocemos la presión, se puede calcular el momento flector. El momento flector en la superficie de la columna se tiene en cuenta en el diseño de la cimentación.
- Calcule la profundidad de la cimentación y calcule el refuerzo.
- Verifique si hay cortes y perforaciones en la línea vertical. Esto significa que las tensiones cortantes se miden en la superficie de la columna o a 1,5 x la profundidad efectiva. Este rango de corte puede variar de un patrón a otro. El artículo Diseño de punzonado. Para más información puedes contactar con nosotros.
- La profundidad de la cimentación se elige de modo que no sea necesaria la formación de elementos cortantes.
El ejemplo creado para el Eurocódigo Proyecto de cimentación única. Para más información puede contactarnos.
2. Bases mezcladas
Una combinación de dos soportes a través de una sola base se puede llamar base combinada. Si los soportes están muy juntos, el área de cimentación aumentará debido a la baja capacidad de carga, etc., que también son razones para combinar cimentaciones.
Las cimentaciones combinadas difieren ligeramente en su construcción de las cimentaciones individuales.
El artículo Combined Design Foundation representa un ejemplo práctico del Eurocódigo 2.
3. Fundación de tira conectada a la columna.
¿Qué es una base en tiras? ¿Cuándo se deben construir cimientos en tiras?
La cimentación en tiras es un tipo de cimentación combinada, en la que las dos cimentaciones no están conectadas entre sí, sino mediante una viga.
Si los soportes están en el borde o muy cerca del borde, no se pueden colocar en el centro de la cimentación.
Coloque la columna en el borde de la base para crear un momento desequilibrado que provoque fluctuaciones de presión debajo de la base.
El aumento de presión cerca de la columna puede provocar un asentamiento excesivo en los cimientos. Por lo tanto, para minimizar la rotación de los cimientos, diseñamos una viga que conecta dos cimientos y columnas.
Construir cimientos no es tan fácil como construir cimientos individuales. Requiere más cálculos y atención.
4.Base del cinturón con contrapeso.
La viga sirve para transferir la rotación de la cimentación a la otra columna mediante fuerza cortante y momento flector. La reacción ascendente hacia la contracolumna equilibra el sistema.
En lugar de un pilar, podemos construir o colocar una masa de hormigón para equilibrar la reacción ascendente.
El tamaño del bloque a construir depende de la máxima reacción vertical hacia arriba.
Además, una viga de refuerzo puede estar soportada por un cuerpo confinado, como muros de hormigón, cimientos, etc., como se indica en la figura anterior.
5. Sacar cimientos
Las cimentaciones en tiras se construyen cuando la distancia entre los pilares es pequeña o la carga aplicada no puede soportarse mediante cimentaciones aisladas o combinadas.
La construcción de una base de cinta aumenta el área y reduce la presión ejercida sobre el suelo.
Este tipo de cimentaciones son las más adecuadas para suelos con baja capacidad de carga.
Básicamente existen dos métodos para diseñar cimentaciones en tiras.
- Diseño como base rígida.
Este método calcula el promedio de las cargas aplicadas por los soportes a lo largo y tiene en cuenta la presión uniforme en el diseño.
- Como base flexible
En el diseño se tienen en cuenta teorías como la de viga sobre base elástica. Se tiene en cuenta la variación de la presión sobre el suelo bajo la base. Además, la construcción de los cimientos como soporte reduce los diferentes asentamientos.
El cálculo manual es un poco difícil porque tenemos que hacer más trabajo de cálculo.
Se puede utilizar software informático para realizar el análisis. El suelo se puede modelar como un manantial utilizando el método de reacción subterránea. Además, también podemos utilizar el resorte de hilo. Por lo tanto, la tira de cimentación debe considerarse como un elemento lineal.
El método más adecuado es modelar la cimentación con elementos de superficie y el suelo con elementos de resorte.
La suspensión del suelo o la reacción del suelo Ks se pueden calcular utilizando la siguiente ecuación.
Ks = (FS) x 40 x BC
Dónde,
FS: Factor de seguridad aplicado al suelo para calcular la capacidad de carga permitida (podríamos usar el valor en el rango de 2-3 )
BC: Capacidad portante admisible del suelo.
Si realizamos el análisis mediante software como SAP2000, Etabs, Safe, etc. Podemos encontrar los momentos flectores y las fuerzas cortantes que se pueden utilizar para diseños posteriores.
6. Fundamentos de la “T” invertida
Otro desarrollo de las cimentaciones en cinta son las cimentaciones en “T invertida”. A medida que aumentan las cargas axiales de las columnas, es necesario proporcionar mayores espesores de cimentación.
Ésta no es una forma económica de aumentar la rigidez de la subrasante.
Por lo tanto, las vigas se construyen junto con los cimientos para proporcionar rigidez adicional.
Así, la viga, junto con la cimentación, proporciona rigidez en el medio del tramo y soporta las fuerzas de flexión y corte en los apoyos.
Reduzca el espesor de los cimientos mediante la introducción de diseños de vigas y cimientos para lograr el efecto de viga en voladizo.
También se podría utilizar un procedimiento de análisis similar al discutido para cimentaciones en tiras para analizar cimentaciones en T invertida.
Cimentaciones de estera/cimentaciones de losa
Una base de losa, también conocida como base de losa, es una subestructura combinada que cubre toda el área de la base.
Este tipo de cimentaciones son las más adecuadas para suelos con baja capacidad de carga.
Además, a medida que aumenta la carga axial, aumenta el área de la cimentación. Con el aumento del área de cimientos, no podemos crear una base de cimientos aislada.
Existen diferentes tipos de bases para cintas de correr.
- plato plano
La base de losa plana es una gruesa losa de hormigón. Tiene un espesor uniforme en toda la superficie. Este es el tipo de base más preparado ya que es fácil de construir en comparación con otros tipos.
Debido a su simplicidad, es un tipo de base comparativamente económica.
- Losa plana y cimentación engrosada debajo de los pilares.
Cimentación sujeta a fuerzas de flexión y corte. En general, las fuerzas cortantes y los momentos flectores en la conexión de la cimentación de la columna son mayores.
Puede que valga la pena leer el artículo Puncture Proof para obtener más información sobre la selección del rango de corte.
Por lo tanto, es necesario aumentar el espesor de la base. Además, no tiene sentido desde el punto de vista económico aumentar el espesor de toda la cimentación. Por tanto, el espesor de la cimentación aumenta hacia la parte inferior de la columna.
Aumentar el espesor hacia abajo es algo complicado desde el punto de vista del diseño. No podemos aumentar el espesor hacia arriba si el suelo (nivel superior de la balsa) se utiliza para otros fines como aparcamiento de vehículos o similares.
- Losa plana y cimentación engrosada hacia arriba
El aumento de espesor se produce como se describe anteriormente. Si no hay restricciones o si el nivel superior de la losa de cimentación no se utiliza para otros fines o si la distancia libre desde las bases es suficiente para este propósito, se pueden construir bases orientadas hacia arriba.
- Paneles de vigas y losas
Al aumentar la carga axial sobre la losa de cimentación, ya no es posible proceder con una losa de cimentación lisa sin aumentar significativamente el espesor.
Además, aumentar el espesor de la losa de cimentación no es una opción económica. Las vigas que unen los soportes aumentan la rigidez de la losa de cimentación y se puede mantener el espesor comparativamente pequeño de la losa plana.
El haz se puede proyectar hacia arriba o hacia abajo según la necesidad.
Aunque la construcción de vigas inferiores es más difícil, se debe proceder si el suelo se utiliza para un fin concreto.
- balsa celular
Un aumento adicional en las cargas axiales de la columna requiere un aumento en la altura de la viga y la losa. Además, aumentar la altura de la viga no es una opción tan económica.
Por este motivo se construye una placa superior que forma una balsa de placas celulares. La balsa de placas celulares tiene mayor rigidez en comparación con otros tipos de balsas.
- Balsa
Generalmente, los pilotes se conectan a la superestructura mediante encepados.
A medida que aumenta la altura del edificio, las cabezas de los pilotes también se hacen más grandes. Si no hay una gran distancia entre las cabezas de los pilotes, conectamos todas las cabezas de los pilotes y construimos placas de pilotes.
Si el pilote no descansa sobre roca ni está anclado en el suelo, se levantan losas de pilote para proporcionar soporte al suelo.
En estas situaciones, tanto el pilote como la losa del pilote soportan las cargas aplicadas desde la superestructura. Se basa en la interacción entre el suelo y los cimientos.
Como se muestra en la figura anterior, las cargas se movilizan cuando se coloca la placa del pilote. Primero, el pilote comienza a absorber las cargas y gradualmente aumenta la presión de la losa. A medida que aumenta la carga del pilote, éste moviliza toda su capacidad y aumenta la presión de la placa. Luego el pilote y la losa alcanzan la capacidad máxima correspondiente a la carga máxima.
El artículo apareció como Fundación de losa de pilotes y se puede reenviar para obtener más información.
Cimentaciones profundas
Los tipos de cimientos construidos a mayor profundidad que los menos profundos entran en esta categoría.
La mayoría de las veces intentamos construir edificios sobre cimientos poco profundos porque el costo de construcción es demasiado alto, el control y la garantía de calidad son difíciles, el proyecto se retrasa por el tiempo necesario para completar los cimientos, etc.
Básicamente existen tres tipos de cimentaciones profundas.
- Cimentaciones de pilotes
- paredes pantalla
Hablaremos de cada actividad individualmente.
Cimentaciones de pilotes
En comparación con otros tipos de cimientos, este es el método más utilizado para construir estructuras. Dependiendo del tipo de construcción podemos utilizar diferentes tipos de cimentaciones sobre pilotes.
Básicamente se distingue entre los siguientes tipos de cimentaciones sobre pilotes:
- Pilotes aburridos colados en el lugar
- pilote hincado (pilotes prefabricados)
- Micropilotes
- Muros de tablestacas
- postes de madera
El artículo Cimentaciones sobre pilotes analiza los aspectos de diseño, construcción y prueba de los cimientos sobre pilotes.
paredes pantalla
En comparación con otros tipos de cimentaciones profundas, los muros pantalla representan un desarrollo moderno en la tecnología de construcción de cimentaciones.
Es un muro de hormigón construido verticalmente hacia abajo y anclado a la roca.
Aunque se trata de un muro, el proceso de construcción es más similar al de los pilotes perforados de hormigón moldeados in situ.
La construcción de muros pantalla ofrece otras ventajas:
- Pueden utilizarse como elementos constructivos para soportar cargas.
- Podría usarse para proteger el suelo en sótanos.
- Puede actuar como una pared impermeable.
- En comparación con otros métodos de construcción, los niveles de vibraciones y ruidos son menores.
La construcción de un muro de pilotes secantes es más difícil y costosa en comparación con los muros pantalla. Además, la construcción también ahorra comparativamente tiempo.
