Requisitos generalesRequisitos geotcnicos

Resistencia al corte o capacidad de carga Hundimientos, deformaciones y asentamientos (Estabilidad)Deslizamiento Volcamiento % apoyado, para evitar rotaciones excesiva

Requisitos generalesRequisitos Estructurales

Flexin Cortante Punzonado Deformaciones: Rigidez

Requisitos generalesRequisitos de Proyecto

Durabilidad Factibilidad constructiva Mano de obra adecuada Tecnologa disponible Equipos necesarios

Seguridad de fundacionesPara el diseo de la estructura, se debe considerar: Que el suelo resista adecuadamente las cargas: Diseo geotcnico Uso de tensiones admisibles Cargas en servicio 2. Que la estructura soporte las cargas: Diseo estructural Uso del mtodo unificado (rotura) Cargas mayoradas (estado de sobrecarga)

Tensiones admisiblesPara el diseo geotcnico de las zapatas se utiliza el mtodo de Tensiones Admisibles o diseo elstico (ASD, WSD): Capacidad de carga Porcentaje apoyado Asentamientos Estabilidad.

Tensiones admisiblesTrabaja en el rango elstico de los materiales. Se determina una tensin de trabajo que debe ser menor a una tensin admisible, que a su vez es una fraccin de la fluencia o rotura del material. Se puede escribir como: trabajoadmisible En general, el mecnico de suelos determina las tensiones admisibles del suelo.

Tensiones admisiblesCargas eventuales: En el caso de cargas eventuales, como sismo o impactos, las normas permiten incrementar las tensiones admisibles. El incremento usado generalmente en Chile es de un 33%, pero otras normas pueden llegar incluso a un 50%.

Tensiones=1.2D+1.6L

Mtodo de roturaPara el diseo estructural, sea flexin, corte o punzonamiento, se usa el mtodo unificado, de rotura o diseo en agotamiento o por resistencia. Se trabaja en el estado ltimo de los materiales. Se determina la resistencia de falla del elemento, la que se minora por una factor de resistencia. Esta resistencia de diseo, se compara con el esfuerzo producido en el elemento por cargas mayoradas por factores apropiados.

Mtodo de RoturaSe puede escribir como: U N Donde: U: Solicitacin mayorada. : Coeficiente de minoracin. N: Resistencia nominal.

Coeficientes de minoracin

Diseo GeotcnicoEl diseo geotcnico de las fundaciones busca asegurar que la transmisin de cargas al suelo sea segura, sin producir la falla del suelo. Este diseo se hace por el mtodo de tensiones admisibles, es decir, se utilizan combinaciones de carga en servicio.

Diseo GeotcnicoEl objetivo del diseo geotcnico es definir la forma y dimensiones necesarias del rea de apoyo de la zapata. El rea de la zapata se define de forma que la tensin transmitida al suelo sea menor a la tensin admisible del suelo: qmax adm

Profundidad del sello de fundacinEl sello de fundacin corresponde al plano que limita el fondo de la zapata. Aunque en la mayora de los casos coinciden, no es lo mismo que el sello de excavacin.

Profundidad del sello de fundacinLa profundidad del sello de fundacin debe ser especificada en base a los siguientes criterios: Debe tener la profundidad necesaria para alcanzar un estrato de suelo competente,El sello debe estar por debajo de la zona expuesta a variaciones cclicas de humedad,Debe estar bajo la zona donde penetra la congelacin del suelo durante heladas o estaciones fras, Se deben evitar las zonas que se encuentran debilitadas por accin animal o vegetal,

Profundidad del sello de fundacinAdems: La fundacin debe quedar protegida de la accin negativa del uso del suelo, como contaminacin, fuentes de calor (calderas) o fro (frigorficos), abrasin por trnsito, erosiones de distinto origen, etc.

La Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC), especifica que el sello de fundacin de todas las estructuras debe estar como mnimo a 60 cm de profundidad desde el nivel de terreno natural.

Presiones reales sobre el suelo Desde el punto de vista ingenieril, se considera que la distribucin de tensiones producida por una cimentacin, es uniforme.

Presiones reales sobre el sueloEn estricto rigor esta distribucin nunca es as, y depende tanto de las caractersticas del suelo como de la rigidez de la zapata. En el caso de suelos arenosos, se produce una disminucin de la tensin en los bordes de la zapata:

Presiones reales sobre el sueloEn el caso de suelos arcillosos, las tensiones se incrementan en los bordes, esto debido a que el suelo se adhiere al suelo circundante. Se ha demostrado que el uso de distribuciones uniformes produce resultados ms conservadores.

Rigidez de la ZapataLa rigidez de la zapata tambin influye en la distribucin de tensiones bajo la zapata. En general, la distribucin uniforme de tensiones se puede asegurar cuando una zapata es rgida, esto es: v 2h

Rigidez de la ZapataHay que notar, que cuando las zapatas son rgidas, no se cumplen las hiptesis del diseo en hormign armado por flexin, y la transmisin de cargas es principalmente por corte. En estas circunstancias, el diseo deber efectuarse usando modelos de Puntal Tensor. En el caso de zapatas flexibles, las secciones se pueden disear como vigas o losas por el mtodo de flexin corriente; pero ya no se puede asegurar que la distribucin de tensiones bajo la zapata sea uniforme.

Tensin brutaEs la presin total que acta sobre el suelo. Esta tensin considera tanto el peso de la zapata como la de todas las acciones que provienen de la estructura. La tensin bruta se utiliza a efectos de determinar la seguridad respecto de la capacidad de carga ltima del suelo (qu). Se puede expresar como:

Tensin NetaEs la tensin que produce esfuerzos internos en el hormign, tanto de flexin como de corte, y por lo tanto es la que se utiliza en el diseo estructural de la zapata. Se calcula como la tensin bruta menos el peso de la zapata y del suelo sobre ella. qn = N/ARecordar que para el diseo en rotura, las cargas deben ser mayoradas.

rea de la ZapataEl diseo geotcnico consiste en dotar a la zapata de un rea de tamao y forma adecuada para la transmisin de las fuerzas desde la estructura al suelo. Por lo tanto, en el caso de una zapata con carga centrada, sometida a la accin de cargas muertas y vivas, el rea necesaria ser:

rea de la ZapataEn caso que existan acciones horizontales o efectos hiperestticos que producen momentos, se deber adecuar la forma y tamao del rea de la zapata, de manera de cumplir con los requerimientos de qadm y de porcentaje comprimido. Los efectos de volcamiento y deslizamiento se controlan tambin variando el rea, pero quedarn condicionados por otros aspectos, como el valor de la carga vertical y la altura de la zapata.

rea de la ZapataOtro aspecto que se debe tener en cuenta al definir el rea necesaria de una zapata es el porcentaje comprimido o apoyado de una zapata. Roca Sana: 50% Roca meteorizada y gravas arenosas densas: 60% Arenas densas y finos de buena calidad: 70% Gravas, arenas y finos de calidad media: 80%

Tensiones de ContactoPara el diseo geotcnico de las zapatas es necesario determinar las tensiones resultantes en el sello de fundacin, denominadas tensiones de contacto.

EjercicioDisee el rea necesaria para la siguiente fundacin. Considerar una columna cuadrada de 40x40 cm. Para el clculo de la tensin bruta, usar peso promedio de zapata y relleno. La carga no incluye el peso de la zapata y su relleno. P=105 ton, suelo=1.85 ton/m3, Df=1.5 m, adm=2.00 kg/cm2. Se pide estimar la tensin neta ltima. Considere el espesor de la fundacin por rigidez.

Solucintrabajo admisibleP/A + sDf/2 + hDf/2 adm105/A + (1,85 +2,5)1,5/2 t/m2 = 20 t/m2 A = 6,27m2Considerando zapata cuadrada:B = 2,55 m A = 6,5 m2 > 6,27 m2Estimar espesor por rigidez:v = (2,55-0,4)/2 = 1,08

v = 2h 108/2 = 0,53 Se adopta h = 0,55 h = 0,55 m d = 0,50 mComo no se indica relacin de cargas vivas y muertas se asume coeficiente de mayoracin global = 1,5.Nu = 1,5105 = 157,5 tqnu = 157,5/(2,552,55) = 24,22 t/m2 = 2,42 kg/cm2