4.4.pptx mecanica de suelos aplicada ine

mecanica de suelos

1.   TECNOLÓGICO NACIONAL DE  MÉXICO Instituto Tecnológico Superior del Sur del Estado de Yucatán Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Yucatán 4.4. Cimentaciones compensadas. Docente:   Ing. Gener Alejandro Flota Becerra   Asignatura: M ecánica D e Suelos Aplicada. Unidad 4: Tipos de cimentaciones . INTEGRANTES: Briceño Chan Cristian Alejandro Canul Novelo Mariana Alejandra Cetina Pacheco José Julián
Ek May Raúl Martin
López Valencia Luis Enrique
Yah Ku Alex Fernando 5ºB-VC

2. Introducción Las cimentaciones son la parte de una estructura que se encuentra en contacto con el terreno y tiene como función principal transferir las cargas de la construcción al suelo. Existen diversos tipos de cimentaciones, y una de las más interesantes y específicas es la cimentación compensada, que se utiliza en situaciones especiales.

3. Definición. Las cimentaciones compensadas son aquellas que se diseñan para equilibrar las cargas de una estructura pesada mediante una reducción de las cargas en el suelo. Esto se logra a través de un sistema que compensa el peso de la construcción, evitando asentamientos desiguales y garantizando la estabilidad.

4. Aplicación Las cimentaciones compensadas son utilizadas en terrenos con características desfavorables, como suelos blandos o inestables, donde el riesgo de asentamiento es alto. Se suelen usar en : Edificaciones en zonas inundables . Puentes y estructuras en terrenos poco firmes . Proyectos que requieren excavaciones profundas . Restauraciones en edificios históricos donde la carga adicional debe ser minimizada .

5. Principios de Diseño Equilibrio de Cargas: La cimentación compensada se diseña para que el peso de la parte de la estructura que está sobre el terreno sea equilibrado por el peso de la cimentación y las estructuras complementarias . 2. Reducción de Presiones: Se puede utilizar materiales ligeros en la cimentación para reducir la presión ejercida sobre el terreno . 3. Configuración Geométrica : La forma y disposición de la cimentación pueden ser diseñadas para distribuir las cargas de manera uniforme.

6. Ventajas Prevención de Asentamientos: Ayuda a evitar problemas de asentamientos diferenciales en suelos inestables . Flexibilidad en el Diseño: Permite la construcción en terrenos donde otras cimentaciones podrían fallar . Eficiencia en Costos: Aunque pueden ser más costosas de implementar inicialmente, pueden evitar problemas mucho más costosos en el futuro.

7. Desventajas Complejidad en el Diseño: Requiere un estudio geotécnico más detallado y un diseño más complejo . Materiales Especiales: A menudo se necesitan materiales ligeros pero resistentes, lo que puede incrementar los costos.

8. Ejemplos Pavimento de aeropuertos: Se utilizan cimentaciones compensadas para poder soportar las grandes cargas de los aviones sin provocar asentamientos . Edificios en áreas de riesgo: En terrenos que son susceptibles a licuación, como zonas sísmicas.

9. 1. Cimentación con vacíos (cavidades): Se crean cavidades o vacíos en el terreno que se rellenan con material liviano o se mantienen como espacios vacíos para reducir la carga sobre el suelo . Suelo inestable: En terrenos poco compactos o con alta presencia de agua, estas cimentaciones pueden ayudar a distribuir la carga de manera más uniforme .

10. Aplicaciones Construcción sobre rellenos: En áreas donde se ha realizado un relleno para nivelar el terreno, las cavidades pueden ayudar a evitar asentamientos diferenciales . Estructuras ligeras: En edificaciones donde se busca aligerar el peso de la cimentación, las cavidades permiten disminuir los materiales utilizados sin comprometer la resistencia . Reducción de peso : Al incorporar vacíos, se disminuye la cantidad de material, lo cual puede ser beneficioso en términos de costos y recursos.

11. 2. Cimentación superficial compensada: Consiste en diseñar la losa de la cimentación de manera que su peso sea equilibrado, utilizando materiales de menor peso o distribuyendo la carga de manera uniforme para minimizar la presión sobre el suelo Distribución de Carga : La cimentación superficial compensada está diseñada para repartir las cargas de la estructura sobre una mayor área del suelo, reduciendo así la presión ejercida sobre el terreno y evitando la sobrecarga en cualquier punto específico . Uso de Materiales Ligeros : A menudo se utilizan materiales más ligeros en la construcción de la cimentación, lo que ayuda a reducir el peso total de la estructura y a disminuir las tensiones en el suelo.

12. E jemplos Drenajes y Espacios Vacíos: Proyectos de cimentación que incluyen cavidades o vacíos en la estructura, lo que permite que el peso total se distribuya de manera más eficiente en el terreno . Estructuras de Placas: En algunos casos, se utilizan placas de cimentación más amplias y delgadas que distribuyen la carga de manera más uniforme sobre el terreno.

13. 3. Cimentación con pilotes de compensación: Utiliza pilotes que transmiten la carga de la estructura a capas más profundas del suelo que tengan una capacidad portante adecuada, lo que permite reducir la carga en las capas superiores . Pilotes de fricción : Transfieren la carga a través de la fricción que se genera entre el pilote y el suelo circundante . Pilotes de punta : Transfieren la carga principalmente a la base del pilote, que descansa sobre una capa de suelo más resistente.

14. E jemplos Proyectos en áreas costeras: En la construcción de edificaciones en zonas costeras, donde el suelo puede ser inestable o sufrir erosión, se utilizan pilotes de compensación para anclar las estructuras y evitar que se hundan. Represas y diques: Las estructuras de control de agua, como diques y represas, a menudo requieren cimentaciones con pilotes de compensación para estabilizar su peso en suelos que pueden ser susceptibles a deslizamientos o movimientos.

15. 4. Cimentación en sistemas de celosía Cimentación en sistemas de celosía Se diseñan sistemas de celosía en la cimentación para distribuir las cargas de manera uniforme y compensar el peso de la estructura, de modo que no se concentren esfuerzos en puntos específicos del suelo . La selección de materiales y la correcta ejecución de la cimentación son cruciales para la durabilidad. Este aspecto es especialmente importante en entornos agresivos, donde la corrosión o la erosión pueden afectar la cimentación.

16. E jemplos Cimentación de Torres de Telecomunicaciones : Las torres de telecomunicaciones suelen utilizar estructuras de celosía para optimizar el peso y la resistencia. La cimentación puede ser un conjunto de zapatas aisladas o una losa de cimentación que distribuye las cargas de la torre sobre el suelo. Cimentación en Torres de Energía Eólica: Las torres eólicas, que son estructuras de celosía, requieren una cimentación robusta para resistir fuerzas de torsión y cargas de viento. Generalmente, se utilizan cimientos profundos o pilotes en el caso de suelos menos resistentes.

17. Cimentación elevada (o sobre pilotes): Se eleva la estructura sobre el terreno utilizando pilotes o columnas, lo que disminuye la carga directa sobre el suelo de cimentación, permitiendo que la estructura "flote" y reduzca así la presión . Puentes : Muchos puentes, especialmente aquellos que cruzan ríos o cuerpos de agua, utilizan cimentaciones sobre pilotes para soportar las cargas y proporcionar estabilidad en terrenos inestables o húmedos . Edificios de apartamentos: Algunos edificios de apartamentos de gran altura en áreas urbanas con suelos poco firmes utilizan cimentación sobre pilotes para minimizar el riesgo de hundimiento.

18. El asentamiento de una losa de cimentación puede reducirse disminuyendo el incremento de presión neta sobre el suelo y aumentando la profundidad de empotramiento, .  

19. 19

20. Este aumento es particularmente importante para las losas sobre arcillas blandas, donde se esperan grandes asentamientos de consolidación. De la figura, la presión aplicada neta promedio sobre el suelo puede darse como Donde:  

21. Para no aumentar la presión neta del suelo sobre el terreno debajo de una losa de cimentación, debe ser 0. Por lo tanto: Esta relación de normalmente se conoce como la profundidad de empotramiento de una cimentación totalmente compensada.  

22. FACTOR SEGURIDAD El factor de seguridad contra fallas de capacidad de carga para cimentaciones parcialmente compensadas puede darse como:  

23. EJEMPLO La losa tiene dimensiones de , y la carga viva y carga muerta sobre la losa son . Esta se coloca sobre una capa de arcilla blanda que tiene una unidad de peso de . Encuentre para una cimentación totalmente compensada. SOLUCIÓN Usando la ecuación se tiene: