cimentaciones cálculos

EJEMPLO DE DISEÑO DE UNA CIMENTACIÓN MIXTA
Objetivo:
Este ejemplo muestra la aplicación de los conceptos antes explicados, al diseño de una
cimentación parcialmente compensada complementada por un grupo de pilotes de fricción, la
cual es una solución empleada frecuentemente en el Valle de México.

Se propone construir un edificio para oficinas en el área de suelos lacustres de la ciudad deMéxico. Consiste de una estructura simétrica, de marcos de concreto reforzado, con nueve
niveles sobre el de la banqueta, y un cajón de cimentación desplantado a 6 m bajo la superficie
del terreno, complementado por un grupo de pilotes de fricción, de sección cuadrada con 0.4 m
por lado y longitud L = 22 m.
Las dimensiones generales de la estructura son las siguientes:
Área de lacimentación:
Longitud
Ancho
Profundidad al desplante
Altura de la estructura sobre el desplante.
Centro de gravedad

A = 40 m
B = 25 m
Df = 6 m
Ht = 38 m
Hg = 17 m

Estratigrafía y propiedades de los suelos (Zona III)
La figura siguiente muestra un esquema del perfil de los suelos del sitio y los valores medios de
sus propiedades mecánicas, así como un corte transversal del cajón de cimentacióny una
planta de la cimentación con la distribución de los ejes de columnas.
Cargas que actúan en la cimentación:
Estructura + carga viva máxima
Peso de tierra excavada
Carga neta en pilotes
Presión neta media
Momento sísmico en X
Momento sismico en Y
Excentricidad

Pe = 13,800 ton
Pt = γDfBA = 1.5x6x25x40 = 9,000 ton
Pn = Pe – Pt = 13,800 -9,000 = 4,800 ton
2
pn = Pn / BA = 4,800 /25 x 40 = 4.8 ton / m
Msx = 23,460 ton-m
Msy = 0.3 Msx = 0.3 x 23, 460 = 7,038 ton-m
e=0

Revisión de la cimentación sin pilotes de fricción:
Capacidad de carga del cajón, sin pilotes:
Para cimentaciones compensadas:

qadm 

qúlt cu Nc 4.8 x6.06


 7.27ton / m 2  pn  4.8ton / m 2
FS
FS
4

Df 
B
6 
25 


Nc  5.141  0.2
1  0.2   5.141  0.2 1  0.2  6.06
B 
L
25 
40 


CIMENTACIÓN ADECUADA POR CAPACIDAD DE CARGA

Asentamiento del cajón sin pilotes:
Considerando que la expansión del fondo de la excavación sea controlada y mantenida en un
valor despreciable, el asentamiento del cajón será generado solamente por la presión neta pn.
Este asentamiento del cajón rígido se calcula con:
Asentamiento inmediato

i Asentamiento diferido

1 
p m BF
Eu
2

 d  mv pm BF

ν = 0.5 para arcillas saturadas
2
Eu = 35 kg/cm
2
2
pm = 4.8 ton/m = 0.48 kg/cm
B = 2500 cm
F = 0.75 (factor de forma para cimentación
rígida con Z/B = 36 / 25 = 1.4 y L / B = 40 / 25
=1.6 )

i 

1  0.5 2
0.48 x2500 x0.75  19.3cm
35

2

mv = 0.18 cm /kg

 d  0.18x0.48x2500 x0.75  162.cm

Asentamientototal:
ρt =ρi +ρd = 19.3 +162 = 181.3 cm
El asentamiento del cajón sin pilotes no es admisible; por tanto, se requieren pilotes de fricción
para reducirlo a un valor tolerable.
Puesto que el asentamiento del cajón sin pilotes es causado por la presión neta, el conjunto de
pilotes de fricción que se instale para reducirlo a límites tolerables deberá ser capaz de
soportar la presión neta pn, y detransmitirla y distribuirla a estratos de arcilla más profundos,
menos compresibles y de menor espesor.
De esta manera se reducen los tres factores que determinan la magnitud del asentamiento de
la capa de arcilla que subyace al grupo de pilotes:
El esfuerzo vertical efectivo p’v
La compresibilidad del estrato de arcilla subyacente mv
El espesor del estrato compresible h
Asentamiento de lospilotes

 p  mv p'v h
Además de reducir el asentamiento del cajón, el grupo de pilotes debe ser capaz de soportar
una alta proporción (85 % o mayor) de los incrementos de carga generados por el sismo en la
cimentación, sin perder su capacidad de carga por remoldeo de la arcilla adyacente al fuste de
los pilotes, originado por la carga cíclica.
Por la razones anteriores, es aconsejable...