Cimentaciones-Compensadas

DISEÑO DE CIMENTACIONES COMPENSADAS

ELABORÓ: GERMAN LOPEZ RINCÓN
MARZO DE 2005

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN
2. DISEÑO GEOTÉCNICO
Análisis de Compensación
Estabilidad de la Cimentación
- Capacidad de carga del suelo por resistencia al esfuerzo cortante
- Capacidad de carga del suelo por esfuerzo crítico o carga de preconsolidación
- Verificación de la estabilidad de la excavaciónRevisión del comportamiento de la cimentación
- Expansiones elásticas
- Hundimientos por recompresión
- Hundimientos por compresión neta
- Comportamiento sísmico
3. DISEÑO ESTRUCTURAL
Interacción suelo-estructura
- Interacción estática
- Interacción dinámica
Distribución del refuerzo

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1. INTRODUCCIÓN
El diseño de cimentaciones compensadas tiene su razón de ser en suelos dealta
compresibilidad y baja resistencia al esfuerzo cortante, como es el caso de la denominada
zona III del Valle de México. El objetivo, como el propio nombre lo indica, es el de
sustituir el peso del suelo excavado por el peso de la construcción. Si el peso total del suelo
excavado es mayor al peso total de la construcción se dice que se trata de una cimentación
sobrecompensada; si el pesototal del suelo excavado es igual al peso total de la
construcción se tiene una cimentación compensada y, si es menor, se trata de una
cimentación semicompensada.
El primer caso lo encontramos principalmente en pasos a desnivel, donde la excavación es
mucho mayor al peso total de la construcción. Los dos siguientes casos son más difíciles de
distinguir a simple vista; sin embargo, puede decirseque las cimentaciones
semicompensadas pueden utilizarse en suelos preconsolidados, que son aquellos que ya han
tenido una historia de carga mayor a la actual.
Al igual que cualquier estructura una cimentación compensada tiene que cumplir con dos
requisitos fundamentales: debe ser capaz de trasmitir las cargas de la estructura al suelo con
un amplio factor de seguridad y tener uncomportamiento adecuado durante su vida útil,
esto es, generar hundimientos totales y diferenciales menores a los especificados por el
proyecto o permitidos por la normatividad vigente.
El ingeniero de cimentaciones deberá entonces verificar que la cimentación elegida cumpla
con lo anterior, revisando la capacidad de carga del suelo y calculando las deformaciones
del suelo, tanto durante la construccióncomo posteriormente y no solamente en
condiciones estáticas de carga sino también en condiciones dinámicas, como puede ser por
viento o sismo.
Habiendo satisfecho las condiciones de diseño desde el punto de vista geotécnico puede
procederse al diseño estructural y a la elaboración del procedimiento de construcción de la
cimentación.
2. DISEÑO GEOTÉCNICO
2.1 Análisis de compensación
Elanálisis de compensación se hace comparando el peso total de la estructura con el peso
total del suelo excavado.
Sea q la presión de contacto del edificio en ton/m2, igual al peso total de la construcción
Wt, entre el área de contacto A, esto es:
q=

Wt
A

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y pod la presión total del suelo al nivel de desplante de la cimentación, esto es:
d

pod = ∑ γ h ⋅ ∆z
0

donde:
γh esel peso volumétrico del estrato de suelo en ton/m3 y ∆z es el espesor en metros.
De acuerdo a lo anterior:
Si q < pod se tiene una cimentación sobrecompensada
Si q = pod se tiene una cimentación 100% compensada y
Si q > pod se tiene una cimentación parcialmente compensada o semi compensada.
Cuando esto último ocurre se tendrá, además, un incremento neto de esfuerzos al nivel de
desplanteigual a:
∆σ d = q − pod
2.2 Estabilidad de la cimentación
- Capacidad de carga del suelo por resistencia al esfuerzo cortante
La capacidad de carga del suelo por resistencia al esfuerzo cortante en suelos cohesivos está
dada por la siguiente expresión:
qa =

5. 7 ⋅ c
+ σ od
FS

(1)

donde:
qa: capacidad admisible de carga
c: cohesión media del suelo afectado por la superficie...