CIMENTACIONLas cimentaciones son elementos que se encuentran en la base de las estructuras, se utilizanpara transmitir las cargas de la estructura al suelo en que se apoyan, las cuales se diseanpara evitar la falla a corte del suelo que viene a ser el flujo plstico y/o una expulsin de suelopor debajo de la cimentacin, y por otro lado para evitar el asentamiento excesivodel suelobajo las cargas de la estructura.n nuestro caso, no existe un estrato a poca profundidad de suficiente capacidad portantepararesistir las cargasquetransmiteel edificio. !or estemotivo, el estudiodesuelosrecomienda el uso de pilotes para cimentar el reservorio. Los pilotes necesarios sern agrupados mediante cabezales o zapatas de concreto armado,en el caso de la presente tesis un anillo de cimentacin suficientemente r"gida para asegurarsu trabajo en conjunto.Lacargatransmitidaalaszapatasnoessim#tricadebidoalaexistenciademomentosflectores. $edebeasegurar quelacargaactuanteencadapilote%yaseadetraccinocompresin& no supere la carga de trabajo especificada en el estudio de suelos.Laszapatas serndiseadasparasoportar lareaccindelospilotesalosesfuerzostransmitidos por la estructura.DISEO DEL ANILLO DE CIMENTACION:l diseo se realiza con las mismas 'iptesis de factorizacin de cargas usadas para otroselementos. $e debe verificar la capacidad por corte y punzonamiento y, adems, proveer laarmadura necesaria para tomar la traccin por flexin. DISEO POR CORTE: $e disea de tal forma que el concreto resista el esfuerzo cortante sin necesidad de refuerzo.La verificacin se 'ace a una distancia (d) de la cara de la placa o columna, y si es necesarioen ambas direcciones. $e debe cumplir que* +onde* ,c * resistencia al corte del concreto - * factor de reduccin de capacidad, - . /.01 b * longitud de la seccin cr"tica d * peralte efectivo del cabezal ,u * cortante 2ltimo a (d) de la cara del elementoDISEO POR PUNZONAMIENTO,erificamosaunadistancia(d/3) delacaradel elementoquellegaalazapata%placaocolumna&. La resistencia por punzonamiento viene dada por la siguiente expresin* pero no mayor que * +onde *- * factor reduccin de capacidad. - . /.01 4c* relacin lado mayor entre lado menor de la columna o placa bo * per"metro de la seccin cr"ticad * peralte efectivo del cabezalVc=0.53f'c*b*d VuVc=0.53f'c*b*dVc=(0.53+1.1 c)f'c*bo*dVc=1.1 f'c*bo*d DISEO POR PUNZONAMIENTO LOCAL$edebe verificarlacapacidaddel cabezal,deresistir el efectopunzonantedeunpilote,donde la fuerza de punzonamiento es la carga actuante 2ltima de un pilote, y la capacidadde resistencia del cabezal est dada por la segunda frmula general de punzonamiento. donde * ro*es el radio de la superficie de falla . radio del pilote 5 d/3 DISEO POR FLEXION !ara el diseo por flexin se deber considerar la seccin cr"tica en la cara del elemento.lmomento actuante lo calculamos con las cargas de los pilotes que quedan fuera de la seccincr"tica. La frmula de diseo es la misma que otro elemento estructural como la viga CIMENTACION CON PILOTES:1.1 Condiciones del suelo ue !euie!e l" ci#en$"ci%n &!o'und"Lascimentacionespor pilotajeseutilizancuandosucedealgunadelassiguientescondiciones* l estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles ydemasiado d#biles para soportar la carga transmitida por la superestructura. $e quieren reducir o limitar los asientos del edificio. xistepeligroinminentedelicuacindesuelos, esdecir, presenciadearenassueltas y nivel fretico alto. !resencia de suelos colapsables. La permeabilidad u otras condiciones del terreno impiden la ejecucin decimentaciones superficiales. Las cargas son muy fuertes y concentradas. 6ay presencia de suelos expansivos, las cimentaciones con pilotes se considerancomo una alternativa cuando #stos se extienden ms all de la zona activa deexpansin y contraccin. Las cimentaciones de algunas estructuras estn sometidas a fuerzas delevantamiento. Vc=1.1f'c*d*2roAsmin=minbd 6ay presencia de fuerzas 'orizontales, las cimentaciones con pilotes resisten porflexin mientras soportan a2n la carga vertical transmitida por la superestructura. $e quiere evitar los daos que puede sufrir una futura excavacin a lacimentacin de una edificacin adyacente7 en este caso el pilote lleva la carga dela cimentacin debajo del nivel de excavacin esperado. $e desea proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos contraimpactos de barcos u objetos flotantes. 1.( Cl"si'ic"ci%n de &ilo$es1.( .1 Se)*n el #"$e!i"l1.(.1.1 Pilo$es de "ce!oLos pilotes de aceroson generalmente a base de tubos o de perfiles 6 laminados.Los pilotes de tubo se 'incan en el terreno con sus extremos abiertos o cerrados. Lasvigasdeacerodepat"nanc'oydeseccin8 tambi#nseusan7 sinembargoseprefieren los perfiles 6 porque los espesores de sus almas y patines son iguales.+ebidoasualtaresistenciayductilidad, lospilotesdeaceropueden'incarseensuelos duros y soportar grandes cargas. 9ambi#n su resistencia en traccin es msaltaquecualquier otrotipodepilote, porello, sonesencialmenteapropiadosparaaplicaciones con grandes cargas de traccin.Los pilotes de acero son sencillos de unir, por consiguiente, constituyen una buenaopcin cuando la longitud requerida es mayor que :0m. l constructor simplemente'inca la primera seccin, luego suelda con la siguiente seccin y contin2a 'incando.xisten ciertos empalmes especiales de acero que agilizan esta operacin.Los pilotes de acero tienen la desventaja de que son costosos y ruidosos cuando se'incan. n ciertos medios, pueden estar sujetos a corrosin.1.(.1.( Pilo$es de conc!e$oLospilotes de concretoson elementos de concreto reforzado prefabricado ovaciados in situ. ;sualmente tienen una seccin transversal cuadrada u octogonal ysoportan cargas axiales de trabajo de ?.@ctualmentelospilotespretensadossonunabuenaalternativa, #stostienemayorresistencia en flexin y son consecuentemente menos susceptibles a daarse durantesumanipuleoe'incado. ;sualmente, el pretensadoesunamejor opcinqueelpostensado porque permite elcorte de los pilotes, sifuera necesario, sin afectar lafuerza del pretensado.Los pilotes de concreto no toleran condiciones dif"ciles de 'incado como los de acero,y tienen una mayor probabilidad de daarse. $in embargo, los pilotes de concreto sonmuy populares porque son ms baratos que los pilotes de acero y su capacidad decarga es importante. 1.(.1.+ Pilo$es de #"de!"Lospilotes de maderason troncos de rboles cuyas ramas y corteza fueroncuidadosamente recortadas. La longitud mxima de la mayor"a de pilotes de maderaes de entre :/ y 3/ m. !ara calificar como pilote, la madera debe ser recta, sana y sindefectos.El Manual of practice, N. 17 de la American Society of Civil Engineerslodivide en tres clases* !ilotes clase @ que soportan cargas pesadas. ldimetro m"nimo delfustedebe ser de %=1A mm&. !ilotes clase B que se usan para tomar cargas medias. l dimetro m"nimodel fuste debe ser de entre %=/1 C ==/ mm&. !ilotes clase D que se usan en trabajos provisionales de construccin. stosse usan permanentemente para estructuras cuando todo el pilote est debajodel nivel fretico. l dimetro m"nimo del fuste debe ser de =/1 mm. Los pilotesdemaderanoresistenaltosesfuerzos al 'incarse7 por lotanto, sucapacidadselimitaaaproximadamente31C =/ton.$edebenusarelementosdeaceroparaevitardaosenlapuntadel pilote. Lapartesuperiordelospilotesdemaderatambi#npodr"adaarseal ser 'incados, paraevitarloseusaunabandametlica o un capuc'n o cabezal.Los pilotes de madera permanecern indefinidamente sin dao si estn rodeados desuelo saturado. $in embargo, en un ambiente marino, estn sometidos al ataque devarios organismos y pueden ser daados considerablemente en pocos meses.Duando se localizan arriba del nivel fretico, los pilotes son atacados por insectos. $uvida se incrementar tratndolos con preservadores como la creosota.1.(.(., Pilo$es #i-$osDombinaciones de dos o ms de los tipos anteriores, o combinaciones de diferentesmateriales en el mismo tipo de pilote. Los primeros tres tipos de pilotes son llamadosa veces &ilo$es de des&l"."#ien$o/ ya que el suelo es desplazado al tiempo que se'undeel piloteen#l. ntodaslasformasdepilotesperforados, yenalgunasdepilotes compuestos, se remueve primero el suelo perforando un orificio en el cual secolocael concretoolosdiversostiposdeconcretoprecoladouotrasunidadesapropiadas. stadiferencia bsicaentreel desplazamientoyel nodesplazamientorequiere de un seguimiento diferente para los problemas en el clculo de la capacidadde soporte, por tanto, los dos tipos sern tratados en forma separada. 1.( .(. Se)*n su 'o!#" de $!"0"1o+e acuerdo al mecanismo de transmisin de la carga al suelo Pilo$es de c"!)" de &un$". 23u4.Lospilotesdepuntatransmitencargasatrav#sdeaguaosuelosblandos'astaestratos con suficiente capacidad portante %ms resistente&, por medio del soporte enla punta del pilote. Los pilotes de punta son los que transmiten la mayor parte de lacarga a un estrato resistente por medio de su punta. Eeneralmente, se llama pilas alos elementos de ms de A/ cmde dimetro colados en perforacin previa.Qu=Qb+QsDonde:Fb* carga tomada en la punta del pilote Fs* cargatomadapor lafriccinsuperficial desarrolladaenlos ladosdel pilote%causada por la resistencia cortante entre el suelo y el pilote&.$i Fs es muy pequea,Fu.Fbnestecaso,la longitudrequeridadel piloteseestimaconmuc'a precisinsi sedispone de los registros de exploracin del subsuelo.Capacidad de carga ltima de un pilote en diferentes tipos desuelosCi#en$"ci%n R5)id" de P!i#e! O!den.l pilote trabaja por punta, clavado a gran profundidad.Las puntas de los pilotes se clavan en terreno firme7 de manera que se conf"a en elapoyo en ese estrato, a2n si 'ubiere una pequea descarga por rozamiento del fusteal atravesar estratos menos resistentes. Lo cual denota que las fuerzas desustentacinact2an sobre lapuntadel pilote, y enmenor medida mediante elrozamientodelasuperficielateral del pilote. sel mejor apoyoyel msseguro,porque el pilote se apoya en un terreno de gran resistencia.Ci#en$"ci%n R5)id" de Se)undo O!den.Duando el pilote se encuentra con un estrato resistente pero de poco espesor y otrosinferioresmenosfirmes. neste casosedebe profundizar'astaencontrar terrenofirmedemayor espesor. l pilotetransmitesucargaal terrenopor punta, perotambi#ndescargagranpartedelosesfuerzosdelascapas deterrenoque'aatravesado por rozamiento lateral. $i la punta del pilote perfora la primera capa firme,puede sufrir asientos diferenciales considerables. Domo en los de primer orden, lasfuerzasdesustentacinact2ansobre laplantadelpiloteyporrozamiento conlascaras laterales del mismo. Los pilotes de punta son aquellos que funcionanprincipalmentecomounacolumnaqueal soportar unacargasobresuextremosuperior, desarrollansucapacidaddecargaconapoyodirectosobreunestratoresistente, pudiendodesarrollarseunapequearesistenciasobrelasuperficiedelmismo. Pilo$e de F!icci%n!ilote de Griccin o flotante transmite cargas a un cierto espesor de suelorelativamenteblandomediantefriccindesarrolladasobrelasuperficielateral delpilote, a lo largo de la longitud del mismo. s aplicable cuando, dentro deprofundidades alcanzables, no se encuentran estratos que provean soportesignificativos en la punta en aquellos terrenos en los que al existir un nivel claramentemsresistente, al quetrasmitir lacargadel pilotaje, #stetransmitirsucargaalterreno fundamentalmente a trav#s del fuste. $uele denominarse pilotes (flotantes).Dimentacin GlotanteDuando el terreno donde se construye posee el estrato a gran profundidad7 en estecaso los pilotes estn sumergidos en una capa blanda y no apoyan en ning2n estratode terreno firme, por lo que la carga que transmite al terreno lo 'ace 2nicamente porefecto de rozamiento del fuste del pilote.$ecalculalalongituddel piloteenfuncindesuresistencia. nformaemp"ricasabemos que los pilotes cuya longitud es menor que la anc'ura de obra, no puedensoportar su carga. Pilo$es de "ncl"1eLospilotesdeanclaje, configuranmecanismosdeanclajeresistentesaempujes'orizontales de tablestacados u otras estructuras. ;sualmente se combinan pilotes atensin con pilotes a compresin. Los pilotes de anclaje son pilotes situado detrs deun muro de sostenimiento al que se fijan cables o tirantes de anclaje.La utilizacin de anclajes al terreno, tanto en su versin permanente como temporal,constituye, enmuc'asocasiones, unaapropiadasolucint#cnicaconimportantesventajas econmicas y reduccin de plazo de obra.Lainvestigacinconstantedelasdiversast#cnicasdeejecucindetodotipodeanclajes al terreno %cable, barra y autoperforante& obtenemos solucin ptima para losproblemas ms complejos. Pilo$es inclin"dosLos pilotes inclinados al instalar un pilote con su eje longitudinal inclinado en un ciertongulo respecto a la vertical, la componente 'orizontal de la capacidad axial de cargadel pilote se puede aprovec'ar para resistir fuerzas 'orizontales %el vector de fuerzaresistente axial tiene componentes 'orizontal y vertical&. $i, por ejemplo, en lafundacin de un muro de contencin sobre pilotes, los pilotes verticales solos, no tienecapacidad para resistir la fuerza 'orizontal proveniente de los empujes de tierra sobreel muro, se puedeconsiderar el uso deunao msfilasde pilotesinclinados paratrabajar en la forma descrita.$onpilotesintroducidosenel terrenoconunaciertainclinacinconrespectoalavertical, para proporcionar resistencia contra las fuerzas 'orizontales.!ilotes 8nclinados n EruposLos pilotes inclinados combinados conpilotes verticales sonladisposicinmsefectivapararesistir fuerzas 'orizontales. $e'acomprobadoqueel anclajedemuellesymamparosquecombinanpilotesverticalesentraccineinclinadosencompresin, como puede verse en la figura, es una solucin ajustada y econmica.!ilotesinclinadoscombinadosconpilotesverticalesse'anutilizadoparasoportarmurosdesostenimientodetierrasyestructurasimilaresenlasqueseproducencargas'orizontales. ;nanlisisracional delascargasen lospilotes inclinados esimposible, porqueel problemaesestticamenteindeterminadoenaltogrado. ;nm#todoaproximadosuponequelospilotesestnarticuladosenlapuntayenlacabeza.C6lculo de l" c"&"cid"d *l$i#" de so&o!$e 2en "!cill"s 7 li#os4. La capacidad de soporte de los pilotes 'undidos en arcillas y limos arcillosos es iguala lasumadelaresistencia2ltimadecargaconlafriccinsuperficial delapartedel piloteencontacto con el suelo. La resistencia 2ltima se obtiene con la ecuacin* Qu=Qb+Qs L" c"&"cid"d &o! &un$" se obtiene con la ecuacin* Qb=NcCbAb +onde* Db .la fuerza de cortante no alterada en la base. @b .rea de punta ?c . factor de suelo l factor de capacidad de carga ?cse puede considerar igual a H siempre y cuando el pilote sea 'undido al menos cinco dimetro dentro del estrato de carga.L" c"&"cid"d &o! '!icci%n se obtiene con la ecuacin* Qs=CuAs+onde* .factor de ad'esin %vese la figura siguiente&Du . promedio de la fuerza cortante no alterada de la arcilla adyacente al cuerpo del pilote. @s.rea de la superficie del cuerpo del pilote.Fi)(.18Gactoresdead'esinparalospilotes'undidosenarcilla. a& Daso:* !ilotes'undidos a trav#sde las arenas sobre gravas arenosas. b& Daso 3* !ilotes 'undidos a trav#sde una capa superior de arcilla d#bil. Daso =* !ilotes sin una capa superior diferente. Mtodo Istefuepropuestopor ,ijayverjiyayGoc't %:HJ3&. $ebasaenla'iptesis dequeeldesplazamientodel suelocausadoporel 'incadodel piloteconduceaunapresinlateralpasiva a cualquier profundidad y que la resistencia unitaria superficial promedio es*fprom=( v+2Cu)+onde* v .esfuerzo vertical efectivo medio para toda la longitud deempotramientoDu .resistencia cortante media no drenada %K . /&l valordecambiaconlaprofundidaddepenetracindel pilote. Laresistenciatotal porfriccin entonces se calcula como*Qs=pLfpromFi) (.11,ariacin de L con la longitud de empotramiento de un pilote. %$eg2n McDlelland,:HJ