Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular
para la Educacin SuperiorLos Dos Caminos, Edo. MirandaCtedra:
Fundaciones
PROYECTO DE FUNDACIONES DE UNA EDIFICACION PARA DEPOSITO DE
COCESIONARIO DE AUTOS.
Alumnos:Ezra CariasFrancisco Fernndez Moiss GonzlezRebeca
GonzlezCaracas; octubre del 2012.
IntroduccinEn el presente documento podremos observar la
realizacin de un proyecto de fundaciones, en el cual la funcin
inicial es construir una fundacin que sea apta para poder soportar
las cargas que la estructura transmitir al suelo, en la misma se
realizaran dos tipos de fundaciones una profunda y una superficial,
buscando as cual ser la ms capacitada o la ms indicada para
fundar.
A medida que se vaya desarrollando dicho proyecto se podr ver la
teora necesaria para la realizacin de las fundaciones ya dichas, y
el desenvolvimiento de las mismas.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Al realizar un proyecto de obra civil especfico, se debe definir
y puntualizar el sistema de fundacin para llevar a cabo dicha
estructura.En el mismo orden de ideas, se debe tener presente que
para desarrollar dicho planteamiento con respecto al proceder y
ejecucin de la obra, es necesario estar enfocado en la seleccin y
diseo del ms conveniente para la edificacin propuesta y se requiere
en este caso plantearse: Cul es el diseo y construccin ms idneo de
las fundaciones para una edificacin de estructura predimensionada,
segn el anlisis de cargas admisibles en zonas favorables y/o
desfavorables que se han determinado por la exploracin
Geotcnica?
OBJETIVOS
Objetivo GeneralRealizar el diseo, clculo y elaboracin de las
fundaciones necesarias para una edificacin, que tiene como propsito
la construccin de un Concesionario de Automviles ubicado en una
parcela de terreno en el Estado Anzotegui.
Objetivos Especficos1. Emplear los mtodos de exploracin del
subsuelo para identificar las condiciones de ste en el rea de
ejecucin del proyecto.1. Analizar las caractersticas, propiedades y
condiciones del subsuelo.1. Determinar las alternativas de fundacin
ms viables en la obra, de acuerdo a los resultados obtenidos en el
estudio de suelos.1. Disear y calcular la capacidad de cargas
admisibles segn las alternativas de fundacin ms viables; aplicando
ello, los conocimientos tericos y/o prcticos que se basan en los
criterios tcnicos de dicha obra civil.1. Seleccionar la solucin de
fundacin ms adecuada, teniendo en cuenta las conclusiones y
recomendaciones generales de una fundacin.
JUSTIFICACIN
Al momento de efectuarse cualquier proyecto civil se debe tomar
en consideracin las caractersticas geotcnicas y/o las condiciones
del subsuelo en el cual se va a ejecutar dicha obra ingenieril.
Convenientemente, pueden intervenir diversos tipos de fundaciones
que son confeccionadas y utilizadas de acuerdo al tipo de material
existente en la zona de implantacin del proyecto.En tal sentido se
destaca que es imprescindible obtener la informacin necesaria para
la identificacin, anlisis y conocimiento de las propiedades del
suelo presente en el rea. La investigacin realizada justifica de
tal manera, la seleccin del tipo de fundacin, el equipo a emplear y
el material que se debe emplear para garantizar la estabilidad,
durabilidad y eficiencia de la obra.
MARCO TERICO
Podemos definir La ingeniera de las fundaciones como aquel
oficio que se encarga de seleccionar, disear y construir todos
aquellos elemento estructurales que van a soportar las cargas de
las superestructuras al terreno de fundacin. Este comportamiento
depender de las propiedades geotcnicas de la fundacin.Segn Braja
dass 5ta edicin Las fundaciones superficiales para comportarse
satisfactoriamente deben tener dos caractersticas principales1. La
cimentacin debe ser segura contra una falla por corte general del
suelo que la soporta1. La cimentacin no debe experimentar un
desplazamiento excesivo, es decir, un asentamiento excesivo.Entre
los tipos de fundacin superficiales vamos a encontrar las zapatas,
las zapatas las podemos definir segn gua de construccin civil II
universidad Jos Mara Vargas como -la ampliacin de una columna o
muro que tiene por objetivo transmitir las cargas al subsuelo a una
presin adecuada a las propiedades del suelo, entre ellas podemos
encontrar los siguientes tipos Zapata aislada: la zapata aislada es
la ms sencilla y econmica que vamos a encontrar ya que la misma
sirve de apoyo a columnas individuales. Tienen como caractersticas
que son de dimensiones en planta, de forma cuadrada, rectangular y
en algunos casos circulares.Zapata combinada: las zapatas
combinadas se usan para aguantar dos o ms columnas, pero las mismas
deben estar ubicadas en un mismo eje. Mayormente este tipo de
zapatas se usan para resolver problemas de excentricidad en
columnas que se encuentran muy cercanas a los linderos.Zapata
continua: esta Sirve de fundacin a paredes de carga o muros de
contencin de tierra, y una de sus dimensiones en planta es mucho
mayor a la otra.Losa de fundacin: la loza de fundacin podemos
definirla como aquella que utilizamos para soportar todas las
columnas de una edificacin. donde As mismo todas sus dimensiones en
la planta son relativamente grande quedando la losa debajo de la
estructura.En zonas fras es importante acotar que las zapatas se
desplazan generalmente a una profundidad (no menor a la penetracin
de congelacin), en los climas calientes la profundidad va a
depender de los cambios que presente la humedad. Tambin es
importante analizar la influencia negativa que va tener el agua con
respecto a daar o desmejorar lo que sera la resistencia del
suelo.Debemos tener muy claro que si el nivel fretico que sera(
nivel donde el suelo se encuentra saturado de agua) est cercano a
la zapata, entonces el nivel fretico afectara el clculo de la
capacidad de carga ultima. Tipos de casos: CASO I: cota cero (0) a
nivel de la superficie del terreno distancia del nivel fretico
distancia de fundacin o implantacin de la base de la zapata. CASO
II: distancia medida desde la base de la fundacin hasta el nivel
fretico encontrado por debajo de la zapata ancho de la zapata.Slo
si el nivel fretico se encuentra a un nivel de profundidad muy
alejado de la zapata, el mismo no va a afectar el clculo de la
capacidad de carga ltima. CASO III: distancia medida desde la base
de la fundacin hasta el nivel fretico encontrado por debajo de la
zapata > ancho de la zapata (el nivel fretico est muy
distante).
Imagen 1 imagen 2 Manual del constructor popular Imagen
Editorial (Edicin N 22)
Cuando el suelo se funda con una zapata, y este entonces est muy
dbil para soportar las cargas, se tiene que hacer a una profundidad
mayor, es as cuando debemos utilizar las fundaciones profundas en
este caso pilas y pilotes.Los pilotes son aquellos miembros
estructurales que tienen una seccin transversal pequea, comparada
con su longitud. Casi siempre se hincan en grupo, para as poder
generar una cantidad necesaria que pueda soportar las cargas de una
sola columna. Las pilas a diferencia tienen una seccin transversal
mayor, y una longitud menor, entonces de esta manera la misma puede
soportar la carga de una columna ella sola. Tambin es muy
importante saber que algunas columnas que contengan poca carga
podrn ser soportadas por un solo pilote, pero es muy difcil evitar
las cargas por excentricidad, entonces las cabezas de las mismas se
arriostraran.
Los pilotes se clasifican en:Pilotes por desplazamiento: son
aquellos que se prefabrican, los forrados hincados y vaciados en
sitio.Pilote incado in situ sistema franki segn gua de construccin
civil II universidad Jos mara Vargas:1.- hinca del tubo: el tubo
hueco de acero, que tiene en su extremo inferior un tapn de grava
compactada, es hincado mediante golpes suministrados por el
martillo que se encuentra en su interior.2.- formacin de la base
ensanchada: cuando se logra alcanzar la profundidad requerida, y
mientras se mantiene firme el tubo, el martillo obliga al tapn de
grava a salir del tubo, formando la base ensanchada del pilote.3.-
formacin del fuste del pilote: el tubo es extrado mientras el
martillo compacta el concreto, una vez que las armaduras han sido
colocadas, formando as el fuste del pilote. El martillo siempre
trabaja en el interior de las armaduras.Cargas entre 30.000 a
130.000 kg, longitudes hasta de 18 m y dimetros entre 30 a 60
cm.Pilotes sin desplazamiento: son aquellos que se constituyen
haciendo un agujero en el suelo y luego el mismo se rellenan con
concreto.
Muestras perturbadas:Lo que llamamos la muestra perturbada se
logra obtener con un muestreador llamado cuchara, es un tubo
grueso, que tiene un extremo abierto que se hinca en el suelo para
hacer ms fcil la remocin la muestra de la cuchara, este tiene su
parte central dividida por la mitad, solo de abrirla y sacarla.
Pilotes definidos en el manual principios de construccin.
Imagen-3 Principios de construccin editorial Gustavo Gil
Roca: segn
http://es.quimicafadu.wikia.com/wiki/Roca,_Minerales.se llama roca
al material compuesto de uno o varios minerales como resultado
final de los diferentes procesos geolgicos. El concepto de roca no
se relaciona necesariamente con la forma compacta o cohesionada ya
que tambin las gravas, arenas, arcillas, son rocasPerforaciones en
roca. Para poder penetrar el suelo y recoger muestras de rocas, hay
que utilizar maquinas rotativas que permitan la actividad.El mtodo
ms usado es la broca de diamantes, que es un cilindro con un borde
de metal muy duro en el que se han incrustado pequeos diamantes
industriales, ; este tipo no se puede usar sino en casos muy
favorables y sus resultados son a veces poco satisfactorios. Por
esta raz6n el equipo corriente incluye el muestreador de tubo
doble.Suelos para fundar: Clasificacin de los suelos: entre los
tipos de suelos tenemos suelos gruesos y suelos finos entre nos
suelos gruesos tenemos a la arena y la grava y en los finos la
arcilla y el limo.Propiedades ndices del suelo: se refiere a las
caractersticas que este presenta, ya sea su color, su humedad,
plasticidad, Mtodo de Resistividad elctrica.Este mtodo Se basa en
la medicin de las diferencias de conductancia elctrica de un suelo
a otro, Cada suelo, tiene valores caractersticos de resistividad,
de acuerdo con su ndole, densidad y humedad. La resistividad es
baja, por ejemplo, en limos-saturados, y alta en gravas secas y en
rocas.Mtodo Ssmico.Se basa en las diferencias de velocidad a la que
el sonido viaja a travs de diferentes medios. Esta velocidad es
baja en suelos y alta en rocas..Profundidad a considerar en un
estudio geotcnico Los factores que determinan esa medida son el
tipo de cimentacin elegido y el bulbo de presiones respectivo, en
el caso particular de las fundaciones superficiales conocidas como
zapatas, su bulbo de presin alcanza una distancia de una vez y
media su ancho, presin que se va disipando a medida que se alcanzan
estratos inferiores. Es evidente que, en la zona inmediata debajo
de la zapata la presin es mxima y la misma se atena conforme
aumenta la profundidad en el subsuelo.
Ensayos de laboratorio: son para conocer la naturaleza del suelo
antes de proyectar las fundaciones y para confirmar la idoneidad
del sistema de cimentacin proyectado.
Ensayo de clasificacin granulomtrica : es un ensayo mediante el
cual se obtiene una distribucin de los tamaos de las partculas que
conforman el suelo que se est estudiando, indicado como porcentaje
del peso total del mismo. Aqu tenemos una tabla que expresa los
valores en mm.
Imagen- 4 Juarez Badillo. Mecnica de suelos.Ensayo de
clasificacin hidromtrica: est basado en la sedimentacin de suelos
finos con tamaos menores a 0,074 mm.Ensayo de clasificacin (limites
de consistencia o de atterberg) : esto se toma en funcin del
contenido de humedad y a medida que este porcentaje disminuye, un
suelo se puede presentar con diversos estados de consistencia, segn
gua de construccin civil II universidad Jos mara Vargas es el
-fenmeno relacionado con la cohesin que poseen las partculas de un
suelo fino y que sirve para resistir las fuerzas externas que
intentan alterar su estructura.
Estados de consistencia:
liquido-semilquido-plstico-semislido-solido LMITE LQUIDO (LL) es la
frontera entre el estado semilquido y el plsticoLMITE PLSTICO (LP)
es la transicin entre el estado plstico y el semislido LMITE DE
CONTRACCIN es la frontera entre el estado semislido y el slido
ndice de plasticidad: LL LP se entiende que la plasticidad es la
propiedad del suelo para soportar deformaciones sin retornar a su
forma inicial y sin cambiar sensiblemente de volumen.ndice de
contraccin: LP LC se entiende por contraccin cuando el volumen del
suelo ya no disminuye, sin importar si se seca por completo.
Calificacin y resistencia de los suelos
Tabla 1 capacidad de los suelos mecnica de los suelos Jurez
Badillo.
Clasificacin de los terrenos de cimentacin - TERRENOS BUENOS
(ROCAS, GRAVAS, ARENAS) aptos para cimentar directamente sobre
ellos.- TERRENOS MEDIANOS (ARCILLAS) requieren trabajos previos de
consolidacin.- TERRENOS MALOS (TURBOSOS, PANTANOSOS, SUELTOS) con
sistemas especiales de fundacin.Estudio de los suelos con el
s.p.tEL SPT determina la resistencia que tiene un suelo, sometidas
a deformaciones que se producen en el terreno cuando se le aplica
una carga determinada. Podemos decir que (La resistencia a la
penetracin puede ser relacionada con las caractersticas y variables
del terreno) esto principalmente en suelos granulares y arcillas
saturadas. .Teora de la capacidad de carga de terzaghiTerzagui
(1943) fue el primero en presentar una teora completa para evaluar
la capacidad de carga ultima de cimentaciones superficiales, donde
el dedujo que una cimentacin seria superficial solo si la
profundidad de desplante de la cimentacin es menor o igual que el
ancho de la misma
FRMULA DE TERZAGHI
Karl von Terzaghi (1943) propuso una frmula sencilla para la
carga mxima que podra soportar una cimentacin continua con carga
vertical centrada, apoyada sobre la superficie de un suelo dada
por:=
Dnde:, carga vertical mxima por unidad de longitud., sobrecarga
sobre el terreno adyacente a la cimentacin., cohesin del suelo.,
ancho transversal de la cimentacin
= peso especfico del suelo.
Factores de capacidad de carga que cumplen funciones de cuerdo
al ngulo de de friccin del suelo.
Tabla-2 Braja M. Das
Falla general:Podemos definir la falla general como una falla
que ya se sabe cmo actuara, se presenta mayormente en suelos muy
compresibles, la misma consiste segn baja dass -en una cua de suelo
y dos superficies continuas de deslizamiento que se extiende desde
cada lado de la zapata hasta la superficie del terrenoSuelos en que
se presenta: Suelos granulares densos y muy densos. Suelos
cohesivos con consistencia dura a rgida.
Terzaghi realiz un anlisis de equilibrio y con esto expreso la
capacidad de carga ltima de la forma: ecuacin N2 segn braja dass
5ta edicin
Y bajo la naturaleza de las superficies de falla en suelos,
Terzaghi defini las siguientes ecuaciones para determinar las
relaciones.
Se dividieron en dos casos:
En casos drenados y no drenados y con esto una serie de
ecuaciones para determinar los factores de correccin segn el caso
que se presente, a continuacin se mostraran las ecuaciones para
obtener los valores de las relaciones en casos de falla local.
Falla local por corte:Este patrn de falla, est bien definido
solo debajo de la zapata cuando se origina la falla y radica en la
formacin de una cua y dos reas de deslizamientos que comienzan a
cada lado de la zapata pero que acaban dentro de la masa de suelo.
Hay una predisposicin al levantamiento del terreno alrededor de la
zapata y existe una compresin vertical del suelo bajo la misma, no
se produce colapso ni fallas catastrficas, este tipo de falla es
una transicin entre la falla general y la falla por punzonamiento,
esta se produce en suelos granulares, sueltos, muy sueltos,
cohesivos, blandos.
Falla por punzonamiento:No es fcil de observar este patrn de
falla a medida que se incrementa la carga se comprime, el suelo
debajo de la zapata y se produce desplazamiento vertical. La
penetracin continua de la zapata en el suelo se hace posible por el
desplazamiento vertical, alrededor del permetro de la zapata.
Este tipo de falla ocurre en suelos muy compresibles, arenas muy
sueltas y suelos cohesivos blandos o muy blandos.
Factores de correccin casos drenados;
Factores de correccin casos drenados;
Estas formulas ayudan a determinan de manera concreta la
capacidad de carga ultima, sin embargo Meyerhof tambin hizo su
aporte para mejorar o agregar la ecuacin general de capacidad de
carga de Terzaghi y amplio nuevos factores de correccin que los
llamo de la misma forma factores de correccin por inclinacin y
factores de correccin para casos no drenados.
Factores de correccin por inclinacinMeyerhof
Factores de correccin para casos no drenados
(Df B) (Df B)
Con estos factores ms la capacidad de carga anterior en
definitiva queda la ecuacin general de carga ltima de la siguiente
manera:
La ecuacin general de la capacidad de cargaLas ecuaciones de
capacidad de carga ltima presentadas en las ecuaciones (3.3),
(3.7)y(3.8) son nicamente para cimentaciones continuas, cuadradas y
circulares. stas no se aplican al caso de cimentaciones
rectangulares (O