Estructural

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE CIMENTACIONES

LUIS GARZA VASQUEZ., I.C. M.I.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

SEDE MEDELLÍN

FACULTAD NACIONAL DE MINAS

MEDELLÍN

JUNIO , 2000

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PROLOGO

El diseño estructural de las cimentaciones, por si mismo, representa la frontera y unión del diseño estructural y la mecánica de suelos. Como tal, comparte las hipótesis, suposiciones y modelosde ambas disciplinas, que no siempre coinciden.

La razón de ser de estas notas, así como del curso que se imparte como parte del programa de la carrera de Ingeniería Civil en la Facultad de Minas de la Universidad Nacional, Sede Medellín, es la de hacer una versión crítica de los conceptos convencionales del diseño de los elementos estructurales de la cimentación, desde el punto de vista de laMecánica de Suelos y el Análisis de Estructuras, con el objeto de hacer más compatibles los modelos que ambas disciplinas manejan en sus respectivas áreas.

La poca bibliografía que integre estos dos modelos, así como el hecho de que el autor haya sido formado en las dos disciplinas, ha sido la razón de la elaboración de estas notas.

Especial agradecimiento merecen los Ingenieros Jorge AlbertoLópez, Juan Diego Rodríguez y Doralba Valencia por la recolección del material y su ordenamiento, los estudiantes Camilo Ramírez y Guillermo Gaviria por la correccion de los ejemplos, el Tecnólogo Luis Fernando Usme por los dibujos y la señorita Beatriz Elena Carvajal por las correcciones. Sin ellos, no hubiera sido posible poner en blanco y negro las notas dispersas.

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CONTENIDO

Pág.LISTA DE FIGURAS RESUMEN 1. 2 2.1 2.2 3 3.1 3.1.1 3.1.2 INTRODUCCIÓN GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE CIMENTACIÓN CIMENTACIONES SUPERFICIALES CIMENTACIONES PROFUNDAS DISEÑO ESTRUCTURAL DE CIMENTACIONES VIGAS DE FUNDACIÓN La Reducción de asentamientos diferenciales.

VI

10 12 12 14 16 16 17

Atención de momentos generados por excentricidades no consideradas en el diseño. 18 19 22 23 23 2424

3.1.3 3.1.4 3.1.5 3.1.7 3.1.8 3.1.9

El mejoramiento del comportamiento sísmico de la estructura. El arriostramiento en laderas. La disminución de la esbeltez en columnas. Dimensiones mínimas. Refuerzo longitudinal. Refuerzo transversal.

iii

3.2 3.2.1 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.1.3 3.2.1.4 3.2.1.5 3.2.1.6 3.2.1.7 3.2.1.8 3.2.2 3.2.2.1 3.2.3 3.2.4 3.2.4.1

DISEÑO DE ZAPATAS Zapataconcéntrica. Obtener la carga de servicio P. Determinar el ancho B de la zapata. Suponer espesor h de la zapata. Revisar punzonamiento o cortante bidireccional. Revisar cortante unidireccional. Revisar el momento para calcular el acero de refuerzo. Revisar el aplastamiento. Detalles del refuerzo. Zapatas con Mu ≠ 0, Pu ≠ 0 Procedimiento de diseño Zapatas con Pu ≠ 0, Mx ≠ 0, My ≠ 0 Zapata medianera Casode carga axial liviana: Análisis de zapata medianera recomendado por Enrique Kerpel

25 25 25 26 26 28 30 32 34 35 47 49 64 77

78

3.2.4.2

Caso de carga axial mediana: Análisis de zapata medianera con viga aérea, recomendado por José Calavera. 79

3.2.4.2.1 Zapata medianera con distribución uniforme de presiones y reacción mediante viga aérea. 3.2.4.2.2 Zapata medianera con distribuciónvariable de presiones y reacción mediante viga aérea. 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.2.8 3.2.8.1 3.2.8.2 3.2.8.3 3.2.9 Zapata esquineras Zapata enlazadas ZAPATAS CONTINUAS LOSAS DE CIMENTACIÓN Losas de cimentación por contacto Placas de flotación. Cajones de flotación PILAS CORTAS iv 81 107 125 128 134 134 139 139 141 79

3.2.10 3.2.11 4

PILOTES PILAS LARGAS (CAISSONS) (ISE)

142 145 147MODELACIÓN DEL ANÁLISIS INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA

5

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

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LISTA DE FIGURAS

Pág.

FIGURA 1. Cimentación con viga de fundación FIGURA 2. Momento inducido en un extremo de la viga de fundación por el asentamiento diferencial FIGURA 3. La viga de fundación toma los...