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Definición de cimentación del edificio
Los cimientos transfieren fuerzas de los sistemas estructurales a alguna fuente externa, normalmente el suelo. El suelo tiene una estabilidad esencialmente infinita., lo que lo convierte en un gran lugar para transferir las cargas de su estructura.
En un modelo estructural, Las fundaciones se representan a menudo como Suportes, o condiciones de contorno. Actúan como un punto final para una ruta de carga..
Las fundaciones sirven para varios propósitos., entre ellos:
- A corto plazo, estabilizar y sostener la estructura.
- A largo plazo, resistir el asentamiento diferencial y aumentar la vida útil de la estructura.
- Distribuya las cargas de las columnas a un área más grande.
- Redistribuya las cargas estructurales desiguales.
- Proteger la estructura contra la erosión del suelo debajo de los cimientos.
- Asistir en la estabilidad lateral contra cargas laterales como viento y terremotos.
El suelo donde se asienta la base, o se amontona en, es un aspecto crítico del diseño de una cimentación y debe ser analizado y verificado para su estabilidad. Los diferentes tipos de suelo, como la arcilla, se comportan de manera muy diferente a otros, como la arena.. Estas diferencias de comportamiento se expresan a través de valores físicos como la cohesión del suelo y el ángulo de fricción..
Tipos de fundaciones
Generalmente, Los sistemas de cimentación se dividen en cimentaciones superficiales y profundas.. Los cimientos poco profundos casi siempre se echan contra la tierra.. El sitio está excavado a relativamente superficial lo más hondo, debajo de la elevación del suelo. Son más fáciles de construir, más barato, y, por lo tanto, generalmente una opción de diseño más popular para estructuras más pequeñas.
Figura 1: Sistemas de cimentación
Diferencia entre 'zapatas’ y 'Fundamentos’
Los términos zapata y cimentación se confunden comúnmente entre sí..
Una fundación’ es un término general usado para denotar una parte de una estructura que transfiere la carga de la superestructura al suelo de apoyo. Se puede clasificar como una base superficial o profunda..
un pie’ es una parte de una fundación en contacto con el suelo. Típicamente, las zapatas están asociadas solo con cimientos poco profundos. Consulte el diagrama de Foundation Systems anterior. Todas las zapatas se consideran cimientos., pero no todos los cimientos son zapatas.
Diferencia entre cimientos profundos y superficiales
Los cimientos poco profundos se usan principalmente cuando la carga se transferirá a un suelo de apoyo ubicado en un superficial profundidad (tan poco como 1 medidor o 3 pies). Los cimientos profundos se utilizan cuando la carga se transfiere a estratos profundos. (que van desde 20-65 metros o 60-200 pies).
Los cimientos profundos se encuentran más comúnmente en sitios donde las condiciones del suelo son desfavorables. Por ejemplo, la mayoría de los proyectos marinos utilizarán cimientos profundos para mayor estabilidad. El proceso de construcción de una base profunda es más complejo y costoso.. Requiere equipo más pesado, mano de obra calificada, y gestión adecuada del tiempo. Los cimientos profundos se pueden clavar en el suelo o colar contra la tierra, el suelo es mucho más difícil de excavar, y la presión del suelo aumenta a medida que se profundiza. Una base profunda proporciona soporte lateral., resiste levantamiento, y soporta cargas más grandes. Se basa tanto en el rodamiento final como en la fricción de la piel..
en comparación, los cimientos poco profundos son más baratos, requiriendo menos mano de obra, equipo, y materiales. Se basan principalmente en el soporte final en el suelo.. El refuerzo en cimientos poco profundos ayuda a resistir el vuelco y la flexión de los cimientos..
Cimientos poco profundos
Zapatas Aisladas
Zapatas aisladas, también conocido como propagación o zapatas, son el tipo de base más simple y común. Cada zapata soporta su columna de la que toma la carga y la distribuye al suelo sobre el que se apoya. Las zapatas aisladas son casi siempre cuadradas o rectangulares.. Esto los hace más fáciles de analizar y construir.. Las dimensiones de la zapata se estiman en función de las cargas de la columna., la capacidad de carga segura, y asentamiento excesivo del suelo.
Figura 2: Zapata aislada
Zapatas de pared
Zapatas de pared, también conocido como zapatas, soportar el peso de los muros de carga y no estructurales. Similar a zapatas aisladas, cuanto mayor sea el área de apoyo, cuanto mayor sea la capacidad de la zapata para limitar el asentamiento. Las zapatas continuas son útiles para soportar muros de carga, ya que resisten no solo las cargas muertas de la estructura, pero también otras cargas de diseño. Las zapatas de los muros también se funden con hormigón liso o reforzado y, a veces, se prefabrican antes de llevarlas al sitio.
Figura 3: Pie de pared
Zapatas combinadas
soportar el peso de los muros de carga y no estructurales para transmitir y distribuir las cargas a través de un área del suelo en la que el suelo tiene una capacidad de carga adecuada, la zapata combinada se construye cuando las columnas soportan cargas estructurales. Esto se usa cuando dos o más columnas están tan cerca entre sí que sus zapatas aisladas se superponen.. La construcción de zapatas combinadas puede ser más económica cuando los materiales de zapata (hormigón) son más baratos que la mano de obra para formar dos zapatas separadas. Las zapatas combinadas pueden ser rectangulares., trapezoidal, o en forma de te, dependiendo del tamaño y la ubicación de las columnas soportadas por la zapata.
Figura 4: Zapata combinada
Zapatas de correa
Zapatas, también conocido como zapatas en voladizo, son dos zapatas aisladas conectadas con una viga correa.
Las vigas correa comúnmente conectan dos zapatas que soportan columnas que resisten fuerzas laterales significativas. La viga de correa central ayudará a reducir los efectos de la carga lateral sin ejercer una presión de gravedad adicional sobre el suelo., que ocurriría si se usara una zapata combinada.
Figura 5: Fundación de la correa
Fundación Mat
Como su nombre indica, una base mate, también conocido como fundación de balsa, es un tipo de cimiento que se extiende por completo en el área del edificio que soporta cargas pesadas de columnas o paredes, similar a una losa en el suelo. Se usa con mayor frecuencia en la construcción de sótanos donde toda la losa del piso del sótano actúa como base.. La base de la estera se elige cuando el edificio está soportado por un suelo débil.. Por lo tanto, las cargas de construcción se distribuyen en un área extremadamente grande. Esto evita el asentamiento diferencial que prevalecería con zapatas aisladas.. Esto es más adecuado y económico para usar cuando la huella del edificio es relativamente pequeña o si las columnas están muy juntas., limitando el costo del material. Por el contrario, Los cimientos de estera no son deseables para construir cuando el agua subterránea se encuentra por encima de la superficie de apoyo del suelo..
Figura 6: Fundación Mat o Balsa
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Fundación de la pila
Ventajas de usar cimientos de pilotes:
- Las pilas se pueden prefabricar en cualquier especificación requerida o requisito de diseño en un entorno controlado.
- Las pilas prefabricadas se envían al sitio y pueden instalarse inmediatamente, lo que resulta en un progreso de trabajo más rápido.
- Los pilotes de hormigón moldeados in situ pueden soportar estructuras grandes y altas como rascacielos, donde una base poco profunda no sería suficiente.
- Los pilotes hincados también se pueden utilizar en lugares donde no es aconsejable perforar agujeros debido a niveles freáticos presurizados..
- Los cimientos de pilotes se pueden usar en lugares donde las condiciones del suelo imposibilitan otros tipos de cimientos.
Desventajas de usar cimientos de pilotes:
- Las pilas de hormigón deben reforzarse adecuadamente para soportar las tensiones si se empujan al suelo
- La planificación y el equipo son esenciales para el manejo y hincado adecuados de pilotes en el suelo.
- El levantamiento del suelo o una pila ya hincada puede aparecer cuando una pila se hinca en el suelo con cualidades de drenaje bajas o deficientes..
- El hincado de pilotes genera vibraciones, afectando la integridad de las estructuras adyacentes.
Figura 7: Fundaciones de pila y tapa de pila
Muelle (Caja) Fundación
Los cimientos de pilares o cajones son similares a los cimientos de un solo pilote pero con un diámetro de columna de "pilote" más grande. Los cimientos de Caisson también se instalan de manera diferente.. A diferencia de la base de pila, Los cimientos de los muelles se construyen excavando o dragando el suelo debajo del suelo y rellenándolo con refuerzo de hormigón y acero.. Los cajones también se pueden perforar en el lecho rocoso o descansar sobre estratos de suelo, pero se requiere una sección transversal "abocinada" para distribuir la carga en un área más amplia (como se muestra en la figura 8). Por la presencia de agua, los cimientos de los muelles dependen del rodamiento final para resistir las cargas de la superestructura, contrario a la base de pilotes, que transfiere cargas a través del rodamiento final y la fricción de la piel. Típicamente, los cimientos de pilotes se instalan cuando no hay estratos firmes a una profundidad alcanzable, Cada zapata soporta su columna de la que toma la carga y la distribuye al suelo sobre el que se apoya.
Figura 8: Fundación Pier o Caisson con tapa de pila
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