UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA - FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

DNC

Cátedra:

ESTRUCTURAS – NIVEL 2

Taller: VERTICAL III – DELALOYE - NICO - CLIVIO

GE 7 Curso 2009

Guía de estudio 7: FUNDACIONES Elaboró: Ing. Vilma Tinazzi/Ing. Alejandro Nico

Revisión: 0

Fecha: agosto de 2009

1.-INTRODUCCION Las fundaciones constituyen la parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno. Efectivamente, las cargas habitualmente llegan al terreno natural a través de columnas que son elementos que poseen una superficie relativamente pequeña. En general, los suelos no poseen una gran resistencia (salvo que se trate de mantos rocoso) con lo cual si se apoyase la columna sobre el mismo, esta última se hundiría junto con la estructura. Por lo tanto es necesario “disminuir” la tensión que provoca el contacto de la columna en el terreno, ya sea, agrandando la superficie de apoyo, o dividiendo la carga de la columna en varios elementos.

2.- SUELOS El estudio del suelo desde el punto de vista de su resistencia es una materia en si mismo (Mecánica de suelos) y su conocimiento completo escapa a los alcances de esta guía. Sin embargo se detallan a continuación algunos aspectos básicos que permitan dimensionar las fundaciones más elementales. El suelo está compuesto por un conjunto de partículas de diferentes formas y tamaños y que de acuerdo a su granulometría van a formar mantos de distintas características. Efectivamente, tamaños muy pequeños van a dar lugar a las denominadas ARCILLAS, suelos que, por la pequeñez de sus partículas, tienen mucha fuerza de atracción interna y junto con el agua forman suelos muy cohesivos (“pegajosos”). En el otro extremo, con granos mucho más importantes, están las denominadas ARENAS, en general con alta resistencia friccional pero baja cohesividad. En el medio entre las arcillas y las arenas están las GRAVAS, con características mixtas entre ambas. Además de por su granulometría, las características del suelo pueden estar modificadas por aspectos o reacciones químicos que modifiquen, por ejemplo su resistencia. Un ejemplo típico de esto son los suelos carbonatados (“toscas”) que le dan un aspecto solido o rocoso Entonces, y de acuerdo a lo anterior, un suelo puede ofrecer dos tipos de resistencia: RESISTENCIA DE PUNTA, o “tensión admisible del suelo” que es la que el suelo ofrece en sentido perpendicular al área que provoca la carga y RESISTENCIA DE FUSTE: de origen cohesivo, y que es la que el suelo ejerce sobre las paredes laterales del elemento fundacional Además de ofrecer la resistencia, el suelo no debe ser socavable, es decir que no se debe disgregar ante causas naturales (por presencia de napas de agua), así también como por causas artificiales (filtraciones de cañerías, interferencias de fundaciones cercanas, presencia de vacíos aledaños a la fundación a estudiar).

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2.1.- ESTUDIO DE SUELO El conocimiento de todas las propiedades del suelo, es entonces, necesario para el correcto dimensionado de las fundaciones de una estructura. Este conocimiento se consigue a través del denominado “estudio de suelos”, realizado por consultoras especialistas en el tema. Es común, sobre todo en estructuras de poca importancia, “evitar” el estudio de suelos buscando una “falsa” economía de obra. Efectivamente, si uno proyecta las fundaciones sin el conocimiento exacto del manto resistente, seguramente estimara la resistencia del mismo de la manera que mejor pueda (intuición, conocimiento de los vecinos, “experiencia” de los poceros, etc.). Esto llevara seguramente a dos posibles errores: • •

Si la resistencia estimada es mayor que la que realmente tiene el suelo, la estructura “se hundirá” con las consecuencias que se verán más adelante. Si la resistencia estimada es menor que la real, entonces se habrá “desperdiciado” material al proyectar fundaciones mayores que las que realmente hubiesen hecho falta.

Además, no debe perderse de vista, que el “falso ahorro” que se intenta realizar al no hacer el estudio de suelo, seguramente redituara en el bolsillo del propietario, mientras que si algún problema se suscita la responsabilidad será del profesional actuante. Por otro lado, y para finalizar, el estudio de suelo no solo provee datos para realizar el proyecto de las fundaciones de una estructura, sino que aporta datos de aspecto constructivos (presencia de arcillas expansivas, profundidad de la napa freática, etc. Un estudio de suelos proveerá: • Características físicas y químicas de los distintos mantos resistentes (y presencia de arcillas expansivas) • Profundidad de la napa freática • Posibilidad de desmoronamiento de los suelos • Propiedades resistentes (resistencia de punta y de fuste) • Recomendación y/o alternativas del sistema fundacional Las figuras siguientes muestran parte de un estudio de suelo donde se indican las conclusiones extraídas de un estudio de suelos

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2.2.- ARCILLAS EXPANSIVAS Algunos suelos, especialmente las arcillas de una granulometría muy pequeña, pueden comportarse de una forma particular que, si bien, no está ligado directamente a la capacidad resistente del mismo, pueden ocasionar inconveniente de aspectos constructivos. Efectivamente, esas partículas micrométricas al humedecerse cubren su superficie de una pequeña capa de agua que “aumenta” su tamaño y en todo el conjunto se provoca una expansión. (O contracción, en el sentido contrario de secado). Esta expansión, provoca tensiones o fuerzas sobre los elementos de una edificación de tal magnitud que puede provocar la rotura de los mismos (vigas de fundación, pisos, etc.). Entonces, si se está en presencia de este tipo de suelos, hay que tomar alguna serie de recaudos para que una eventual expansión (recordar que esta ocurre solo si el suelo modifica su tenor original de humedad) no ocasione problemas sobre la construcción. Estas precauciones están orientadas entonces a:

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• impedir que se modifique el tenor de humedad del suelo • intercalar entre el suelo y la construcción mantos “esponjosos” que permitan la expansión sin generación de esfuerzos Concretamente las recomendaciones habituales son: • Reemplazar parte del manto arcilloso por un suelo normal o cascote suelto, que sea capaz de actuar como esponja • Colocar debajo de la vigas de fundación nuevamente cascote suelto o planchas de telgopor con la misma finalidad anterior • Armar superiormente las vigas de fundación para absorber eventuales momentos negativos producidos por la fuerza del suelo hacia arriba • Construir una vereda perimetral alrededor de la edificación para disminuir la posibilidad de ingreso de humedad debajo de la estructura • Inundar el terreno previo a la ejecución de la obra.

2.3.- ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES Cualquier material sometido a fuerzas de compresión sufre acortamientos proporcionales a esas fuerzas o tensiones. En el caso particular de los suelos con bajos módulos de elasticidad, estos acortamientos o ASENTAMIENTOS pueden ser importantes. Si estos asentamientos son parejos o iguales para todos los elementos de una estructura (siempre dentro de valores razonables o tolerables) la estructura descenderá “verticalmente” y no traerá aparejado mayores problemas. En cambio, si por algún motivo, el descenso es distinto para diferentes fundaciones de una misma estructura, entonces sí, esta última se verá afectada de momentos flectores “no previstos” que si pueden originar problemas importantes. Estos descensos diferentes son los llamados ASENTAMIENTOS DIFERENCIALES que pueden ocurrir, por ejemplo, en proyectos de grandes plantas donde haya suelos de diferentes características para esa superficie, proyectos con subsuelos en parte de la planta que haga que las profundidades (y por lo tanto las resistencias del suelo) sean diferentes para cada uno de las fundaciones individuales. En estos casos deberá estudiarse cada fundación en forma particular o individual para evitar esos descensos diferenciales.

3.- TIPOS DE FUNDACIONES. Entonces, de acuerdo a la profundidad de la fundación y a la forma de actuar el suelo sobre ellas, se distinguen 2 grandes tipos de fundaciones: • Fundaciones directas o superficiales: Son aquellas que, por medio de excavaciones que no superan los 2 a 3 mts., se llega a un estrato que ofrece resistencia suficiente como para emplearlo como plano de fundación. Éste es el caso de bases centradas, bases excéntricas (medianeras) y doblemente excéntricas (esquineras), bases combinadas, zapatas continuas, plateas de fundación etc. • Fundaciones indirectas o profundas: Son aquellas, que cuando las cargas que transmite la estructura necesitan llevarse a profundidades mayores, atraviesan varios mantos de suelo para obtener una resistencia compatible a las cargas a transmitir. Corresponden a este tipo de fundaciones los pilotes, pilotines, pozos, cilindros de fundación etc.

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3.1.- FUNDACIONES DIRECTAS O SUPERFICIALES Dentro de las fundaciones directas, de acuerdo a su forma y tamaño, se puede distinguir los siguientes tipos: • Bases aislada centradas • Bases aislada excéntricas (medianeras) y doblemente excéntricas (esquineras) • Bases combinadas, • Zapatas continuas, • Plateas de fundación En este nivel solo se verá el dimensionado de bases centradas y excéntricas pero más adelante se describirán someramente los otros casos particulares

3.1.1.- BASES AISLADA CENTRADA Una base aislada no es más que un macizo de hormigón armado de forma piramidal que aumenta la superficie de contacto de la columna con el suelo para que la tensión que se provoca sobre este último no supere los valores admisibles sobre el mismo En las siguientes imágenes se pueden apreciar las excavaciones para bases de fundación (izquierda) y una base centrada con su forma tronco piramidal en los instantes finales de su hormigonado (derecha). Cabe aclarar que en este caso en particular las excavaciones aparecen llenas de agua por la poca profundidad a la que se encuentra la napa freática; en el momento del armado y hormigonado de la base es necesario deprimir la napa en cada excavación mediante bombas de achique.

Dimensionar una base aislada consiste en hallar el tamaño y forma de la base además de la armadura necesaria para absorber los momentos flectores que el suelo trasmite a la misma. En el esquema siguiente se observan los distintos parámetros geométricos y armadura que conforman una base (algunos de los que se van a dimensionar)

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3.1.1.1.- DISTRIBUCIÓN DE TENSIONES EN EL TERRENO. La distribución de las tensiones en el terreno que produce la carga transmitida por la fundación es función del tipo de suelo y de la rigidez de la base. A continuación se muestran distintas distribuciones para diferentes bases y suelos: -

base rígida suelo cohesivo

base rígida suelo no cohesivo

base flexíble suelo cohesivo

base flexíble suelo no cohesivo

A los efectos de una simplificación en el cálculo, se considerará una distribución de tensiones uniforme (carga centrada en la superficie de la base) o lineal (cuando existe excentricidad de la carga con respecto a la superficie de la base), con una base suficientemente rígida.

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Para que sea posible suponer una distribución uniforme la base deberá tener una forma lo suficientemente piramidal para cumplir la condición de rigidez (la pendiente de la pirámide debe ser mayor a 1:2 (sube 1 por cada 2 horizontal). Se demuestra geométricamente y de acuerdo a lo nomenclatura utilizada en el esquema del punto 3.1.1 que para que la base sea suficientemente rígida deberá cumplirse que:



ht ≥



según eje x ax - bx ------------4

según eje y

ht ≥

ay - by ------------4

3.1.1.2- DIMENSIONADO DE UNA BASE AISLADA CENTRADA Dimensionar una base de hormigón es encontrar la cantidad de hormigón y armadura para soportar la carga de la columna que sobre ella apoya. Para ello, se necesitan conocer los siguientes datos: a) La tensión admisible del suelo σ tadm ( kg/cm2 ), y la profundidad de fundación H ( mt ) recomendada por el estudio de suelos. b) La carga máxima P (kg) que la columna le transmite a la base. c) Tamaño del tronco de columna Respecto a la carga total de la base, a la carga que llega desde la columna debería agregarse el peso propio, que dependerá del tamaño de la misma. Como esto es justamente lo que se desea dimensionar es imposible su reconocimiento. Para salvar el inconveniente te supone que el peso de la base es entre un 5 a un 10 % de la carga de la columna (es lógico suponer que el tamaño sea función de la carga que recibe). Entonces se tomara como carga total sobre el suelo

Pt = P + 10%P 3.1.1.2.1.-DIMENSIONADO DEL HORMIGÓN: •

CÁLCULO DE LA SUPERFICIE DE APOYO (S.NEC) (cálculo de

los valores ax y ay ) La tensión que actuara sobre el suelo será:

σt = Pt/Área de la base(S)

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Para que la base no se hunda el valor de esta tensión no deberá superar a la admisible del suelo (y haciendo pasaje de términos) queda que:

Pt Snec = --------------σtadm Por lo tanto, y si la base es cuadrada,

ax = ay entonces:

Snec = ax * ay Reemplazando:

ax = ay = (Snec)1/2 A los valores recién obtenidos se los redondeara hacia arriba de forma de obtener medidas de 10 en 10 cm. De ser así, la superficie obtenida será mayor que la necesaria y, la tensión actuante sobre el terreno menor que la admisible del suelo y de un valor:

σreal.t •

= Pt/Área real de la base

CÁLCULO DE LA ALTURA DE LA BASE (HT)

Para el dimensionado de la altura de la base, entran en juego dos factores distintos: la RIGIDEZ necesaria de la pirámide (ya visto) y el PUNZONADO, que deberán ser satisfechas simultáneamente:

RIGIDEZ: Por cuestiones de rigidez ya mencionada en el punto 3.1.1. La altura de la base no deberá ser menor que: •

ht ≥

según eje x ax - bx ------------4



ht ≥

según eje y ay - by ------------4

PUNZONADO: Se denomina punzonado al querer de la columna perforar la base. Para que ello no ocurra se opone la superficie lateral de contacto entre la parte de la columna que se encuentra dentro de la base y esta misma generándose tensiones tangenciales “de pegado” ζ de punzonado provista por el hormigón.

s u p e rfic ie de punzonado

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Considerando que las tensiones de punzonado se producen en una superficie rectangular de altura z y cuyo ancho es el perímetro de la columna, por lo tanto:

P τ punz = −−−−−−−−−−− ≤ τadm perim * z como:

perim = (2bx+2by)

y adoptando

τ punz=

z=0.9*hu

P −−−−−−−−−−−−−− ≤ (2bx+2by) * 0.9*hu

τadm

P hu ≥ ------------------------------(2bx+2by) * 0.9* τadm Considerar ζadm = 8.5 kg/cm2 (valor correspondiente a un hormigón con σ`bk= 130 kg/cm2) De las dos alturas obtenidas se adoptara la mayor teniendo en cuenta que en el caso de rigidez se trata de ht (altura total) y para el punzonado hu (altura útil). Tener presente que en caso de las bases al estar en contacto directo con el suelo que puede ser fuente permanente de humedad se recomienda tomar un recubrimiento mínimo de 5 cm

3.1.1.2.1 .-DIMENSIONADO DE LA ARMADURA Por efecto de la carga superior de la columna y la reacción del suelo sobre la superficie de la base, se genera un estado de cargas y momentos flectores como el indicado en la figura:

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Estas tensiones de reacción del suelo provocan momentos en voladizo y fibras traccionadas en la parte inferior de la base que deben ser absorbidas con armadura. Para su dimensionado es necesario previamente conocer los momentos flectores actuantes

.- CÁLCULO DE SOLICITACIONES DE FLEXIÓN: (MX Y MY) Los momentos máximos son los que corresponden a la sección A-A que es coincidente con las aristas de la columna. Se considera a la base como dos voladizos empotrados en dichas secciones.

A

bx by

ay

A

A

A ax

Mx

=

σreal ter * ay * L * L/2

Donde L es la “longitud” del voladizo e igual a (ax – bx)/2

Mx

=

(ax-bx) (ax-bx) σreal ter * ay * ----------- * ---------2 4

σ real ter * ay * (ax-bx)2 Mx=My= -------------------------------------8

(kgm)

Puede ocurrir que la base o la columna no sean cuadradas sino rectangulares, en cuyo caso Mx sera distinto de My y habra que calcular individualmente cada uno con su formula correspondiente

.- CALCULO DE LA ARMADURA Los momentos calculados anteriormente producen traccion en las fibras inferiores de la base que deberan ser cubiertos con armadura en forma de parrilla en las dos direcciones x e y (si los momentos son iguales, las armaduras seran iguales).

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FIGURA: “PARRILLA DE UNA BASE”

La sección transversal donde actua el momento tiene forma plana piramidal como se indica en la figura. Como simplificación y del lado de la seguridad se adopta una seccion rectangular de ancho bx y alto total ht de la base (ver la figura):

Una vez aclarado esto, el dimensionado de una base no es mas ni menos que el de una sección de hormigón sometida a flexion simple, es decir que la armadura se calcula mediante la formula vista en la G.E nro 2:

γ ∗ Mx Axnec = ------------------------z * σek

(cm2)

γ ∗ My Aynec = ----------------------z * σek

(cm2)

Con γ = 1.75; σek= 4200 kg/cm2; adoptando z = 0.9*h La armadura recién obtenida es la total en cm2 que debe llevar cada lado de la parrilla. Aquí hay dos opciones: Elegir un diámetro y calcular cuantas varillas en total deben colocarse para satisfacer la armadura neceria “tantas Φ del ¿” o bien Elegir un diámetro y sabiendo el ancho transversal de la base definirlo por separacion entre hierros y no por cantidad “Φ del ¿ cada ¿?”

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De esta manera se eligen las barras de acero cuyo diámetro y separación deben cubrir la armadura que se necesita en cada dirección. Lo importante a tener en cuenta, es que la Ax debe distribuirse en el ancho (ay – 5 cm * recubrimiento), mientras que la Ay se distribuye en el ancho (ax–5*recubrimiento). Como disposición reglamentaria no debe colocarse armadura inferior a Φ 8 c/ 15 cm .- Verificación

de la profundidad del eje neutro.

Como se ha visto en Trabajos Prácticos anteriores en los que el elemento estructural está sometido a flexión, el cálculo de la armadura según las fórmulas anteriores, requieren de la verificación de la profundidad del eje neutro (x), ya que se adoptó un valor de z=0.9*h, sin asegurarnos que este valor ha sido bien adoptado.

Ax, y * σek x = --------------------------b * σ´bk

≤ 0.2*h

con b = bx o by según corresponda

Si x no verificara esta condición habría que recalcular el valor de A para un valor de z menor, por ejemplo z=0.85*h siendo la verificación correspondiente x ≤ 0.3*h

.- Verificación de las cuantías máximas y mínimas Así mismo la armadura calculada debe guardar una relación con la sección de hormigón: Amín ≤ Anec ≤ Amáx 0.05 * σ´bk*h*b ≤

σek

Anec ≤ 0.5 * σ´bk*h* b σek

3.1.2.- BASE AISLADA EXCENTRICA Se denomina base excéntrica a aquella, que por cuestiones constructivas o legales, no tiene en coincidencia el eje de la columna con el de la base. Efectivamente, y por ejemplo en las columnas “medianeras” de una obra, no es posible construir la base “centrada” ya que parte de esta apoyaría en terreno del vecino. En este caso hay que apoyar el total de la base sobre el terreno propio. La base “podría” ser cuadrada como las centradas, pero es preferible y conveniente, que sea rectangular (y mejor aun de relación lado mayor/lado menor = 2) por dos motivos: 1. Se consigue que los momentos en ambas direcciones sean iguales o similares, lo que conlleva a tener armaduras similares en ambas direcciones. Esto se debe a que los momentos flectores dependen de la longitud del voladizo Para una relación ax = ay/2 (figura de la izquierda) las d1 son aproximadamente iguales a d2, entonces Mx=MY y en consecuencias sus armaduras Ax y Ay tambien Para una base “cuadrada” d2>>>>d1 y el momento Mx>>> My

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2. Se disminuye la excentricidad de la carga del terreno sobre el suelo que, como se vera en el punto siguiente, es conveniente minimizar.

3.1.2.1- EXCENTRICIDAD La no coincidencia del eje geometrico de la columna y el eje de la base genera una excentricidad entre la carga P de la primera y la reacción del suelo sobre la segunda. Este par de fuerzas genera un Momento flector que se transmite a al columna originando sobre la misma una flexion “compuesta” (compresión propia de la columna + flexion por la excentricidad)

Esta flexion compuesta hace que el dimensionado del tronco de la columna con la base necesite un tratamiento distinto (que se vera en el nivel III).

Figura Columna de una base excéntrica (notar la orientación del tronco y densificación de armadura paralela a la medianera para absorber el momento flector) Además el momento transmitido “sube” por la columna trasladandose a las vigas de las plantas superiores. Para evitar esto es posible y necesario tomar algunos recaudos (vigas cantillever, tensores, etc) cuya tratamiento tambien se vera en el nivel III.

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3.1.2.2.- DIMENSIONADO DE UNA BASE AISLADA EXCENTRICA Nuevamente, se necesitan conocer los siguientes datos para poder calcular la base excéntrica: 1.- La tensión admisible del suelo σtadm (kg/cm2), y la profundidad de fundación H (mt) recomendada por el estudio de suelos. 2.- La carga máxima Ptotal (kg) suma de la carga de la columna más 10 % por el peso propio de la base. El procedimiento de cálculo es similar al visto para bases centradas:

3.1.2.2.1.- DIMENSIONADO DEL HORMIGON .- CÁLCULO DE LA SUPERFICIE DE APOYO (S.NEC) (cálculo de los valores ax y ay) La tensión que actuara sobre el suelo será:

σt

= Pt/Area de la base

Para que la base no se hunda el valor de esta tensión no deberá superar a la admisible del suelo (y haciendo pasaje de términos) queda que:

Pt Snec = --------------σtadm Como ya se comento, la mejor relación se da cuando

ax = ½*ay (para medianeras paralelas a y) ay =½*ax (para medianeras paralelas a x) (a partir de aca solo se consideranda solo la primera situación)

Snec = ax * ay = ½* ay * ay ay = (2* Snec )1/2 ax= ½*ay Nuevamente a los valores recién obtenidos se los redondeara hacia arriba de forma de obtener medidas de 10 en 10 cm. De ser asi la superficie obtenida será mayor que la necesaria y la tension actuante sobre el terreno menor que la admisible del suelo y de un valor

σreal.t

= Pt/Area real de la base

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CÁLCULO DE LA ALTURA DE LA BASE (HT)

RIGIDEZ: Por cuestiones de rigidez ya mencionada en el punto 3.1.1. La altura de la base no deberá ser menor que: Según eje y

Según eje x

ht ≥

ax - bx ------------2

ay - by ------------4

ht ≥

PUNZONADO: Igual que para bases centradas, solo se diferencia que el perímetro de contacto de la columna con la base son solo 3 caras

P τ punz = −−−−−−−−−−− ≤ τadm perim * z Como:

perim = (2bx+by)

Y adoptando

τ punz=

z=0.9*hu

P −−−−−−−−−−−−−− ≤ (2bx+by) * 0.9*h

τadm

P h ≥ -------------------------(2bx+by) * 0.9* τadm Nuevamente considerar ζadm = 8.5 kg/cm2 para un hormigón con σ`bk= 130 kg/cm2

3.1.2.2.2 .-DIMENSIONADO DE LA ARMADURA .- CÁLCULO DE SOLICITACIONES DE FLEXIÓN: (MX Y MY) Los momentos se calculan nuevamente con la formula global de un voladizo, debiendose cambiar el termino L por el correpondiente en funcion de ax, ay, bx y by

Mx

=

σreal ter * ay * L * L/2

Los momentos máximos son los que corresponden a la sección de la base coincidente con las aristas de la columna. Se considera a la base como un voladizo empotrado en dicha sección según la dirección x, y dos voladizos empotrados en dichas secciones según la dirección y.

Mx

=

(ax-bx) σtadm * ay * (ax-bx) * ----------2

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σtadm * ay * (ax-bx)2 σ Mx = ----------------------------------- (kgm) 2 En el sentido y de igual modo que en bases centradas:

σtadm * ax * (ay-by)2 σ My = ----------------------------------8

(kgm)

Recordar que las dos formulas anteriores son validas para bases excéntricas en medianeras paralelas al eje y-y. Para bases paralelas a y-y deben intercambiarse los ax y ay

.- CALCULO DE LA ARMADURA: De igual forma que en bases centradas se calcula la armadura Ax y Ay en ambas direcciones

γ ∗ Mx Axnec = -----------------z * σek

(cm2)

γ ∗ My Aynec = --------------------- (cm2) z * σek Con γ = 1.75; σek= 4200 kg/cm2; adoptando z = 0.9*h Tambien deberan realizarse las verificaciones correspondientes de profundidad del eje neutro y cuantias maximas y minimas

3.1.3 DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS Tanto para bases centradas y excentricas deberan respetarse las siguientes características reglamentarias y constructivas • • • encofrado de la columna:

La altura del talón de la base ho ≥ 15 cm La altura total de la base ht ≥ 30 cm cx y cy deben tener las dimensiones tales que permita apoyar el cx = bx + 5cm ;

cy = by + 5cm



Los recubrimientos de las armaduras deben ser mayores o iguales



La armadura mínima constructiva es φ 8 c/ 15 cm

a 5cm

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3.1.4 PLANILLAS DE BASES CENTRADAS Y EXCENTRICAS

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3.1.5.- PLANO DE REPLANTEO DE BASES Y VIGAS DE FUNDACION En las figuras que siguen se observan planos de replanteos de bases por un lado y en el siguiente el de vigas de fundación, arriostramiento y tensores de bases excéntricas

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3.1.6 OTRAS FUNDACIONES DIRECTAS Sin entrar en detalles (se veran en los niveles superiores) se describen a continuación otro tipo de fundaciones directas

3.1.5.1- BASES COMBINADAS Cuando la distancia entre las columnas es tan reducida que las respectivas bases se superponen o quedan muy próximas entre sí, conviene reemplazarlas por una única base, conocida como base combinada. En general resulta conveniente que las cargas que transmiten las columnas sean del mismo orden para que la resultante de las mismas coincida con el centro de gravedad de la base y la distribución de presiones en el terreno pueda considerarse uniforme.

A ht

h0 A

SECCIÓN A-A ay

ax

3.1.5.2.- PLATEAS DE FUNDACIÓN En los casos en que la tensión admisible del suelo sea muy baja, o las cargas que transmite la estructura sean muy elevadas, originando una superposición de bases o una gran proximidad entre ellas se emplea una platea de fundación que no es otra cosa que una losa contínua que apoya sobre vigas invertidas vinculadas a las columnas. Esta solución se adopta en general cuando la superficie de las bases supera el 60% de la superficie del terreno a edificar.

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Para poder suponer una distribución uniforme de presión sobre el terreno las columnas deben estar distribuidas simétrica y uniformemente y además sus cargas deben ser similares, de lo contrario su cálculo se resuelve según la teoría de soleras apoyadas sobre medios elásticos.

3.2 FUNDACIONES INDIRECTAS O PROFUNDAS Cuando el suelo, donde debe fundarse una estructura, alcanza capacidad portante a gran profundidad, se emplean fundaciones indirectas. Su particularidad es que transmiten la carga mediante el fuste y la punta, es decir, aprovecha la fricción lateral entre el hormigón y el suelo, además de la transmisión a través de la punta del elemento con el que se realiza la fundación. Según sean las características del suelo, y la longitud de la fundación, la resistencia por fuste tomará preponderancia o no frente a la resistencia por punta.

3.2.1 PILOTES Y PILOTINES Los pilotines con viga de fundación es una forma muy usual y sencilla de emplear como sistema de fundación en viviendas cuyas cargas son reducidas, y no exista espacio en obra para fundar los muros mediante zapatas contínuas. En este caso los muros descargan sobre vigas de fundación que están apoyadas en dichos pilotines. La separación máxima entre ellos es de 2m, tienen un diámetro de 20 a 30 cm y una longitud que oscila entre 1.5 a 2.5 m. Su cálculo se encara en función de las características del suelo, considerando la resistencia por fuste y por punta y como carga P (kg) se considera la reacción de la viga de fundación que apoya sobre el pilotín. Su armadura generalmente es de 4 φ 10 con estribos φ 6 c/ 15 cm. Así mismo los pilotes son de gran longitud, frente al diámetro de su sección. Pueden tener una longitud de 8 a 20m y un diámetro máximo de 60cm si es que son hincados con martinete. Los pilotes pueden ser prefabricados, hormigonados in situ, de madera, o metálicos (de aceros especiales contra la corrosión), los hay de diferentes tipos y materiales, trabajando solos o agrupados (unidos por un cabezal superior), pero todos transmiten su carga por fuste y por punta en mayor o menor medida en función del tipo de suelo.

P = Pf + Pp

columna P

Siendo

P cabezal

P: la carga en kg que transmite el pilote Pf = Resist. De fuste del pilotin = σf ∗ ∏ ∗ φ ∗ L 2 Pp = Resist. De punta del pilotin = σp ∗ ¼ ∗ ∏ ∗ φ Donde

L pilotes

σf: la resistencia por fricción del suelo (kg/cm2) σp: la resistencia por punta del suelo (kg/cm2) L: longitud del pilote φ : diámetro del pilote

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3.2.2.- POZOS DE CIMENTACIÓN (o POZOS ROMANOS) El empleo de los pozos de cimentación se plantea como una solución intermedia entre las bases y los pilotes, ya que se emplea cuando el manto resistente de suelo se ubica entre los 4 y los 6 m de profundidad. Esta solución es generalmente empleada en la cimentación de edificios en altura. Suelen ser de sección circular cuyo diámetro oscila entre 0.60 m (mínimo para la entrada de un hombre) y 2.00 m. Generalmente en la punta se ensancha con un ángulo a 60º y remata con un talón de 20 a 30 cm de altura al solo efecto de lograr mayor superficie de contacto y transmitir una menor presión al terreno, aunque dicha campana o bulbo no siempre es necesaria. Se completa el pozo con hormigón pobre hasta una profundidad igual a 1.2 veces el diámetro del mismo, que no es otra cosa que elevar el nivel de fundación a la nueva cota con igual resistencia que la del fondo del pozo; sobre este relleno se resuelve la cimentación de la estructura completando con hormigón de cálculo. En esta zona superior del pozo se dispone una malla horizontal de armaduras para tomar las posibles tracciones, además de armadura longitudinal que no debe ser de diámetro inferior a 12 mm, la separación de las barras debe ser menor o igual a 30 cm, y lleva estribos de diámetro superior a ¼ del diámetro de armadura principal y su separación debe ser menor a 30 cm o 15 veces el diámetro de la armadura principal.

Columna

Hormigón de cálculo

1.2∗φ

Hormigón pobre diámetro φ

20 a 30cm

Foto y esquema de un pozo de cimentación o pozo romano

Cátedra de Estructuras – Taller Vertical III – DNC – G.E.7 (fundaciones de H.A)

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