Cimentaciones

NUEVAS CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO DE CIMENTACIONES AISLADAS SUPERFICIALES Diego Miramontes De León 1 RESUMEN El diseño de zapatas aisladas, implica generalmente un procedimiento de aproximaciones sucesivas. En este proceso, se asume una distribución uniforme de esfuerzos bajo la cimentación, lo que representa una aproximación burda. Cuando se abandona esta hipótesis y se estima el mismoesfuerzo bajo la acción de la carga axial y los momentos flexionantes se puede violar el valor máximo admisible del terreno. En este trabajo, se proponen expresiones directas para determinar tanto las dimensiones en planta de zapatas aisladas con diferentes condiciones de borde, como el cálculo de los elementos de diseño por cortante y flexión para una distribución lineal de esfuerzos. ABSTRACTDimensioning of isolated footings are commonly derived using a successive approximation approach. In the design process, a uniform distribution of stresses under the base is assumed. This assumption leads to a poor representation of equilibrium. When this assumption is not used and the same stresses are calculated under the actuating axial load and moments, the maximum permissible stress of the soil canexceed. In this work, direct expressions to determine both the dimensions in the base of isolated footings with different edge conditions, and the calculation of the design elements by shear and flexion for a linear stress distribution are proposed. INTRODUCCIÓN El diseño de zapatas aisladas, no resulta generalmente de la solución de una ecuación explícita, si no que las dimensiones se determinan apartir de un procedimiento de aproximaciones sucesivas. Se admitirá que el procedimiento aquí descrito, corresponde a cimentaciones superficiales, y que la elección de la misma incluye el conocimiento de la resistencia del suelo y el tipo de estructura por soportar. El esfuerzo bajo el suelo se denomina σ, mientras que la resistencia se designa por q p. La capacidad portante o carga depunzonamiento de la zapata, está dada por la superficie útil multiplicada por q p (Whalter et Miehlbradt, 1990). Conociendo la capacidad portante, el esfuerzo admisible σadm se deduce de la carga de punzonamiento, tomando un factor de seguridad global γs de 2 a 5. La práctica ha mostrado que para un suelo denso, γs=5 para valores de ϕ>35o. Para ϕ comprendido entre 30o y 35o, se adopta γs=4 y para ϕ vu. 2ªCombinación (CM+CV+CA) Para esta condición la carga última de diseño es :

Pd = 1.1( P + Pzapata + Prelleno )
Pd = 1.1(833 .57 +(3.9)( 2.25 )( 0.65 )( 23 .536 ) +( 2.25 )( 3.9)( 0.85 )(12 .749 ) ) =1169 .149 kN El momento de diseño es ahora Md=1.1(78.453+343.233)=463.855kN-m. Con este valor se determinan las excentricidades para obtener los esfuerzos en cada esquina (ecs. 18 a 21) . En este caso:

ex =

463 .855 = 0.0397 m ; 1169 .149

e y = 0 , por lo que :

σ1 =
σ2

1169 .149  6( 0 .397 )  1 −  = 51 . 858 Kpa 2 .25 ( 3. 9)  3 .9  1169 . 149  6( 0 .397 )  = 1 +  = 214 . 609 Kpa < 215 . 746 Kpa = σ ult 2 .25 (3 .9 )  3 .9 

Además, σ 3= σ1, σ4=σ2 y se verifica σmax = σ2 = σ4 < σult. El volumen total bajo la zapata, se obtiene por la ecuación 23 ó 26, de donderesulta :
 2( 51 .858 ) + 2( 214 .609 )  V tot = 2 .25 ( 3. 9)   =1169 .149 kN 4  

Obsérvese que nuevamente este valor coincide con Pd.
* * Las coordenadas de la sección crítica son las mismas, además σ 2 = 162 .751 = σ 4 . Entonces, con la ecuación (22), se tienen los valores de esfuerzo :

' σ1 =  

 ( 2 .25 )(162 .751 )(1 .3565 )  '  +51 . 858 =108 .462 Kpa =σ 3  2 .25 ( 3. 9)   ( 2. 25 )(162 .751 )( 2 .5435 )  '  +51 .858 =158 .005 Kpa =σ 4  2. 25 (3 .9 )  

' σ2 = 

El volumen bajo la sección crítica es :  2 (108 .462 ) + 2 (158 .005 )  Vol ' = 1. 187 (0 .987 )  = 156 .092 kN 4  

El cortante último es Vu =1.1 P - Vol

'

= 916.921-156.096 = 760.829kN

Transferencia de momento El valor de Ω y J c , y CAB tienen los mismos valores,...