Los cimientos en los edificios son una parte importante de una estructura. Los cimientos se utilizan para soportar las columnas y muros desde donde se transmite el peso total de la estructura. Los cimientos sirven como base y soporte general de todo el edificio para transferir la carga completa de la estructura al suelo subyacente. Suelen estar fabricados con un material de hormigón armado diseñado específicamente según sus usos.
Para decidir qué cimentación es la más adecuada para nuestro diseño, es importante que el diseñador estructural diferencie cada uno de los tipos de cimentación. Para un ingeniero experimentado, seleccionar la base adecuada en nuestro diseño es pan comido, pero es un desafío difícil para los neófitos. Este artículo tiene como objetivo comprender cada tipo de cimentación y, eventualmente, administrar la cimentación adecuada en su diseño.
Tipos de cimentaciones superficiales
Pie individual o pie aislado
La zapata individual o aislada es el tipo de cimentación más común que se utiliza para la construcción de edificios. Esta base está construida para una sola columna y también se llama base de plataforma.
La forma de la zapata individual es cuadrada o rectangular y se utiliza cuando las columnas transportan cargas de la estructura. El tamaño se calcula en función de la carga sobre la columna y la capacidad de carga segura del suelo. La zapata aislada rectangular se selecciona cuando la cimentación experimenta momentos debido a la excentricidad de las cargas o debido a las fuerzas horizontales.
Por ejemplo, considere una columna con una carga vertical de 200 kN y una capacidad de carga segura de 100 kN / m2 entonces el área de la zapata requerida será 200/100 = 2 m 2. Entonces, para una zapata cuadrada, la longitud y el ancho de la zapata serán 1.414 mx 1.414 m.
Pie combinado
La zapata combinada se construye cuando dos o más columnas están lo suficientemente cerca y sus zapatas aisladas se superponen entre sí. Es una combinación de zapatas aisladas, pero su diseño estructural es diferente. La forma de esta zapata es un rectángulo y se usa cuando las cargas de la estructura son transportadas por las columnas.
Zapatas extendidas o zapatas de tiras y zapatas de pared
Las zapatas esparcidas son aquellas cuya base es más ancha que las cimentaciones de un muro de carga típico. La base más ancha de este tipo de zapata distribuye el peso de la estructura del edificio en más área y proporciona una mejor estabilidad.
Las zapatas esparcidas y las zapatas de muro se utilizan para columnas individuales, muros y pilares de puentes donde la capa de suelo portante está a 3 m (10 pies) de la superficie del suelo. La capacidad de carga del suelo debe ser suficiente para soportar el peso de la estructura sobre el área de base de la estructura.
Estos no deben usarse en suelos donde existe la posibilidad de un flujo de agua por encima de una capa de suelo que puede resultar en socavación o licuefacción.
Cimientos de balsa o estera
Los cimientos de balsa o esteras son los tipos de cimientos que se extienden por toda el área del edificio para soportar cargas estructurales pesadas de columnas y muros. El uso de cimientos de estera es para cimientos de columnas y muros donde las cargas de la estructura en columnas y muros son muy altas. Se utiliza para evitar el asentamiento diferencial de zapatas individuales, por lo que se diseñan como una sola estera (o zapata combinada) de todos los elementos portantes de la estructura.
Es adecuado para suelos expansivos cuya capacidad portante es menor para la idoneidad de zapatas extendidas y zapatas de muros. Los cimientos de balsa son económicos cuando la mitad del área de la estructura está cubierta con zapatas individuales y se proporcionan zapatas de pared. Estos cimientos no deben usarse donde el nivel freático está por encima de la superficie de apoyo del suelo. El uso de la base en tales condiciones puede provocar erosión y licuefacción.
Tipos de cimentación profunda
Cimientos de pilotes
La cimentación de pilotes es un tipo de cimentación profunda que se utiliza para transferir cargas pesadas de la estructura a un estrato de roca dura muy por debajo del nivel del suelo. Los cimientos de pilotes se utilizan para transferir cargas pesadas de estructuras a través de columnas a estratos de suelo duro que está muy por debajo del nivel del suelo donde no se pueden utilizar cimientos poco profundos, como zapatas extendidas y zapatas de estera. Esto también se usa para evitar el levantamiento de la estructura debido a cargas laterales como terremotos y fuerzas del viento.
Los cimientos de pilotes se utilizan generalmente para suelos donde las condiciones del suelo cerca de la superficie del suelo no son adecuadas para cargas pesadas. La profundidad de los estratos de roca dura puede ser de 5 ma 50 m (15 pies a 150 pies) de profundidad desde la superficie del suelo.
Los cimientos de pilotes resisten las cargas de la estructura mediante la fricción de la piel y el cojinete del extremo. El uso de cimientos de pilotes también evita el asentamiento diferencial de los cimientos.
Pozos perforados o cimentación de cajones
Los pozos perforados, también llamados cajones, son un tipo de cimentación profunda y tienen una acción similar a las cimentaciones de pilotes discutidas anteriormente, pero son cimentaciones de fundición in situ de alta capacidad. Resiste cargas de la estructura a través de la resistencia del eje, la resistencia de la punta y / o una combinación de ambos. La construcción de pozos o cajones perforados se realiza mediante un sinfín.
Los pozos perforados pueden transferir cargas de columnas más grandes que los cimientos de pilotes. Se utiliza cuando la profundidad de los estratos duros por debajo del nivel del suelo se encuentra dentro de los 10 ma 100 m (25 pies a 300 pies).
Los pozos perforados o los cimientos de cajones no son adecuados cuando existen depósitos profundos de arcillas blandas y suelos granulares sueltos que contienen agua. Tampoco es adecuado para suelos donde las formaciones de derrumbes son difíciles de estabilizar, suelos formados por cantos rodados, existe un acuífero artesiano.
¿Cuáles son las clasificaciones generales de los cimientos?
Los cimientos de edificios se clasifican en términos generales como cimientos superficiales y profundos.
¿Cuáles son los tipos de cimientos superficiales?
Los tipos de cimientos poco profundos son zapata individual o zapata aislada, zapata combinada, cimentación de tira, cimentación de balsa o estera.
¿Cuáles son los tipos de base profunda?
Los tipos de cimientos profundos son cimientos de pilotes y pozos o cajones perforados.
¿Cuál es la diferencia entre cimientos de pilotes y ejes perforados?
Los pozos perforados tienen una acción similar a los cimientos de pilotes, pero son cimientos de alta capacidad fundidos in situ. Puede transferir cargas de columnas más grandes que los cimientos de pilotes. Se utiliza cuando la profundidad de los estratos duros por debajo del nivel del suelo se encuentra dentro de los 10 ma 100 m (25 pies a 300 pies).
¿Cuál es la diferencia entre pie aislado y combinado?
La zapata combinada se construye cuando dos o más columnas están lo suficientemente cerca y sus zapatas aisladas se superponen entre sí. Es una combinación de zapatas aisladas, pero su diseño estructural es diferente.
¿Cuándo se utilizan los cimientos de balsa o estera?
El uso de cimientos de balsa o estera es para cimientos de columnas y muros donde las cargas de la estructura en columnas y muros son muy altas. Las balsas se utilizan para evitar el asentamiento diferencial de zapatas individuales, por lo que se diseñan como zapatas combinadas de todos los elementos portantes de la estructura.
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