CIMENTACIONES

CURSO GEOLOGIA 1

TEMA:C I M E N TAC I O N E S

I N T E G R A N T E SCotacallapa López Carmen.

Flores Vega Diego.Flores Vega Freddy.

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UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP INGENIERIA CIVIL (VII CICLO)

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Se entiende por cimentación a la parte de la estructura que transmite las cargas al suelo. Cada edificación demanda la necesidad de resolver un problema de cimentación. En la práctica se usan cimentaciones superficiales o cimentaciones profundas, las cuales presentan importantes diferencias en cuanto a su geometría, al comportamiento del suelo, a su funcionalidad estructural y a sus sistemas constructivos.

GENERALIDADES

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a). Estudio del terrenob). Conocer los esfuerzos a los que va estar sometida dicha cimentación.c). No deberá producir un asiento en el terreno que no sea absorbible por la estructura.

REQUISITOS PARA HACER UNA BUENA CIMENTACION

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La exploración del terreno es necesaria para proporcionar al ingeniero proyectista datos sobre: a). La profundidad de la capa freática. b). Las diferentes capas del terreno conociendo su inclinación, espesor y características mecánicas (compresión simple, ensayo triaxial, etc.).c) Caracteristicas químicas (sulfatos, carbonatos, etc.). c). Muestras del suelo para conocer otras características mecánicas y la capacidad de asientos sobre suelos inalterados.

EXPLORACION DEL TERRENO

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Ser suficientemente resistentes para no romper por cortante.

Soportar esfuerzos de flexión que produce el terreno, para lo cual se dispondrán armaduras en su cara inferior, que absorberán las tracciones.

Acomodarse a posibles movimientos del terreno.

Soportar las agresiones del terreno y del agua y su presión, si la hay.

PROPOSITOS DE LA CIMENTACION

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I.TIPOS DE CIMENTACIONES

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El tipo de cimentación depende fundamentalmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes.

TIPOS DE CIMENTACION

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CIMENTACIONES DIRECTAS O

SUPERFICIALES

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Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. A)CIMENTACIONES CICLOPEAS B)ZAPATAS C)EMPARILLADOS D)LOSAS DE CIMENTACION

CIMENTACIONES DIRECTAS O SUPERFICIALES

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A)Cimentaciones ciclópeas

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PRECAUCIONES:

Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja.

Que las piedras no queden amontonadas. Alternar en capas el hormigón y las piedras. Cada piedra debe quedar totalmente

envuelta por el hormigón.

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Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo

B)ZAPATAS

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Zapata aislada: Las zapatas aisladas sirve de base de

elementos estructurales puntuales como son las columnas; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite.

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1. Trazo y excavación de la zapata

2. Colocación de una plantilla de concreto

Procedimiento constructivo de una zapata aislada

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3. Colocación de acero inferior de la zapata

4. Colocación de acero vertical del dado de la columna

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Zapata Corrida:

Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de columnas. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas.

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ZAPATAS COMBINADA:Son aquellas fundaciones que soportan mas de una columna. Se opta por esta solución cuando se tienen dos columnas muy juntas y al calcular el área necesaria de zapata para suplir los esfuerzos admisibles sobre el suelo nos da que sus áreas se montan.

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En las zonas frías, las zapatas se desplantan comúnmente a una profundidad no menor que la penetración normal de la congelación.

En los climas más calientes, la profundidad mínima de las zapatas puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una contracción y expansión apreciable del suelo.

La elevación a la que se desplanta una zapata, depende del carácter del subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo del cimiento.

La excavación para una zapata de concreto reforzado debe mantenerse seca.

CONSIDERACIONES GENERALES

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Cuando el terreno presente baja capacidad de carga y elevada deformabilidad.

C)EMPARILLADOS

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D)LOSAS DE CIMENTACION

Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas.

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DesventajasCabe mencionar que entre más grande sea la losa más costosos resultan los procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser preferente una cimentación a base de pilas o pilotes.

drenaje

CONDICIONES GENERALES

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PERMEABILIZACION:

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CIMENTACIONES SEMI-PROFUNDAS

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A)Pozos de cimentación o caissons. B)Arcos de ladrillo sobre machones de

hormigón o mampostería. C)Muros de contención bajo rasante. D)Micro pilotes.

TIPOS DE CIMENTACIONES SEMI-PROFUNDAS

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Utilizada en suelos blandos, donde no son adecuados las cimentaciones superficiales. Los caissons tiene gran similitud con los pilotes, la diferencia está en que los caissons son de mayor diámetro y casi siempre van construidos in situ.

A)Pozos de cimentación o caisson

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B)Arcos de ladrillo sobre machones de hormigón o mampostería.

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C)Muros de contención bajo la rasante.

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D)Micro pilotesLos micro pilotes son pilotes de pequeño diámetro inferiores a 35 cm, perforados “in situ”, vertical o inclinados, empleados para la cimentación y sirven para transmitir la carga de una estructura a estratos de suelos más profundos.

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Son resistentes a la tracción y compresión, y están compuestos por un tubo de acero que se coloca en el interior de un orificio perforado en el terreno y que recibe una lechada de cemento inyectado.

El micro pilote tiene menor capacidad

portante que un pilote convencional. Se

emplean en terrenos donde no pueden

utilizarse los pilotes comunes.

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APLICACIONES DE LOS MICROPILOTES:•Los micro pilotes se emplean principalmente en el recalce de edificios y pueden utilizarse como:

• Para reforzar cimentaciones en ampliaciones de edificios.• Para recalzar edificios• En cimentaciones profundas en terrenos de acceso dificultoso o dimensiones muy reducidas.• Para reforzar y sostener los cimientos ya existentes al excavar sótanos.• Como cimentaciones profundas en terrenos no aptos para los pilotes tradicionales.

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CIMENTACIONES PROFUNDAS

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Este tipo de cimentación se utiliza cuando se tienen circunstancias especiales:

Una obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningún sistema de cimentación directa.

Que el terreno al ocupar no tenga resistencia o características necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas.

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Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

A)Pilas y Cilindros. B)Pilotes. C) Pantallas: pantallas isostáticas. pantallas hiperestáticas.

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USOS Y APLICACION: Construcción de muros pantalla. La estabilidad del puente, excavados a

profundidades considerables que puedan aguantar mayor número de cargas

Nos permitan distanciar los apoyos del puente.

La maquinaria para su construcción ha de ser de mayor volumen para conseguir los rendimientos adecuados.

A)Pilas y cilindros

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Excavar las pilas con máquinas perforadoras provistas con barrenos.

Estas excavan hasta lugares donde el suelo lo permita sin derrumbarse

Proceso constructivo de las pilas

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Cuando se alcanza la profundidad necesaria o se llega a un estrato cohesivo, se detiene la excavación y se inserta un tubo llamado camisa (o ademe).

Este tubo permite seguir excavando y evitar que el suelo se derrumbe dentro de la excavación.

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Se introduce el refuerzo

Por último se funde el concreto recordando retirar la camisa.

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Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña en comparación con su longitud. Se hincan en el suelo a base de golpes generados por maquinaria especializada, en grupos o en filas, conteniendo cada uno el suficiente número de pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro.

B)PILOTES

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Los pilotes se construyen en una gran variedad de materiales, longitud y forma de su sección, y que se adaptan a diversas necesidades de carga, colocación y economía. Entre algunos de los más comunes tenemos:

POR MATERIALES: De madera De acero De concretoPOR SU COLOCACION: Hincados De torillos Pre escavados Escavados manualmente

Tipos de pilotes

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PILOTES DE MADERA

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Son de los más usados en la actualidad, los hay de sección circular, cuadrada y octagonal y en tamaños de 8, 10 y 12 metros. Pueden dividirse en dos categorías: colados en el lugar -in situ- y precolados.

PILOTES DE CONCRETO

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Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y usualmente se llena de concreto después de hincados, y si el hincado es violento es posible utilizar perfiles I o H de acero.

PILOTES DE ACERO

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PANTALLAS

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CURSO GEOLOGIA 50Diferentes casos donde se puede utilizar pilotes

COLOCACION DE PILOTES

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Pilote de fricción en arcillasDistribución de carga para pilotes de fricción

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Pilotes de punta en arena o grava.Distribución de carga para pilotes de punta

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Método simplificado para estimar el asentamiento del grupo de pilotes mediante

la cimentación profunda equivalente02/05/2014

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El sistema de pilotes perforados o in situ, es una de las soluciones estándares de cimentación cuando en una obra de construcción aparecen problemas de suelos bien sea por baja capacidad portante del terreno o bien por la necesidad de soportar grandes cargas transmitidas por la estructura a cimentar.

Los pilotes perforados y hormigonados in situ, diseñados normalmente para absorber combinaciones de esfuerzos verticales, horizontales y momentos flectores, pueden soportar esfuerzos de flexión, como es el caso de contenciones de tierras mediante pilotes en línea lo que llamamos comúnmente pantallas de pilotes.

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PILOTES IN SITUCAP IV


PILOTE IN SITU Este tipo de pilotes pueden emplearse prácticamente en todo tipo de terrenos, con los equipos de perforación adecuados

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ROTACIÓN EN SECO: Con este sistema la perforación se realiza

en terrenos estables, compactos y sin presencia de agua por medio de un equipo de perforación rotativo con hélices sin que se produzca desmoronamiento de terreno ni vibraciones. Diámetros usuales: 450-2200 mm.

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SISTEMAS DE EJECUCIÓN DE PILOTES PERFORADOS


ROTACIÓN EN SECO

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ROTACIÓN CON LODOS:

Este tipo de perforación de suelos se realiza al mismo tiempo que se vierten en el pozo lodos de bentonita o polímeros. Es utilizado en terrenos poco compactos y con agua. Las paredes de la perforación no se derrumban, debido a las propiedades tixotrópicas de la bentonita o las propiedades iónicas de los polímetros utilizados. La ejecución de este tipo de pilote implica la instalación de una planta de lodos para su fabricación y reciclaje. Es una perforación sin vibraciones. Diámetros usuales: 650-2200 mm.

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ROTACIÓN CON LODOS

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ROTACIÓN CON ENTUBACIÓN RECUPERABLE: Aquí, la perforación se realiza por el interior

de un tubo o camisa metálica que se introduce a rotación directamente con la propia máquina, en terrenos poco compactos y con presencia de agua. Diámetros más usuales: 650-2000 mm.

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ROTACIÓN CON ENTUBACIÓN RECUPERABLE

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II.CIMENTACIONES SOBRE TIPOS DE

TERRENOS

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Para realizar una cimentación de arena se comienza efectuando una excavación de unos 75 cm, Posteriormente, echaremos la arena por capas sucesivas que se irán apisonando con objeto de que la misma se introduzca en las paredes laterales de la zanja.

CIMENTACION SOBRE ARENA

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El procedimiento anteriormente indicado es muy antiguo, usándose aún en la actualidad. Se basa en que la presión del cimiento sobre la arena se transmite al suelo según una pirámide truncada cuyas caras están inclinadas a 45º, con lo que la superficie de asiento del cimiento C se amplía. La letra d corresponde a la altura del relleno de arena,, el cual se puede mejorar mediante un apisonado mecánico.

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La cimentación se realiza mediante cajones sin tapa, llamados cajones flotantes, los que son construidos en tierra y botados al agua de forma análoga como cualquier embarcación. Estos cajones pueden ser construidos de concreto armado y acero.

El suelo que haya de soportar el cajón deberá ser horizontal.

Dicho terreno se prepara con excavadoras, o bien haciendo un terraplenado con arena.

CIMENTACION EN EL AGUA

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Los grandes cajones flotantes se dividen interiormente en compartimentos, tanto en sentido horizontal como transversal, con objeto de dotarlos de mayor resistencia.

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Pero el sistema más generalizado, es el que se ejecuta mediante el emparrillado, el cual es una construcción de largueros de madera de encina dispuestos en sentido horizontal y transversal sobre los cuales se establece una plataforma del mismo material

CIMENTACION EN FANGO

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Entre los emparrillados se coloca tierra apisonada, a la vez que se unen por medio de largueros.

Los travesaños van debajo y son de 20 a 30 cm de espesor

Cuando existe desigualdad en el asiento de las cargas, es fácil la aparición de grietas por flexión de los maderos, lo que se evita enlazando los diferentes cimientos con arcos de descarga y ampliando los mismos con zapatas.

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III.GEOTECNIA Y GEOLOGIA

APLICADA A CIMENTACIONES

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El diseño estructural y de cimentaciones debe considerar el mapa geotécnico, porque allí se define el comportamiento del suelo, va a estar en contacto con la estructura a construir

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EL MAPA GEOTECNICO


EL MAPA DE LOS PELIGROS


LA GEOTECNIA Y GEOLOGIA AYUDA A PROYECTARSE AL FUTURO Y PREPARAR LAS

CIMENTACIONES


EL MAPA DE LICUACION DE SUELOS


MAPA DE EXPANSION DE SUELOS


MAPA DE PELIGROS CLIMATICOS

REPRESENTACION DE INUNDACION

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El estudio de suelos proporciona un diagnostico detallado de las condiciones del lugar de la construcción. Desde punto de vista geotécnico, nos proporciona los parámetros de diseño y las recomendaciones a considerar para evitar los peligros del suelo.

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EL ESTUDIO DE SUELOS

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El ensayo de penetración estándar es ejecutado in situ, se requiere para este ensayo, de trípode, motor, polea, martillo, cuerdas, cañas guía y partida. Consiste en determinar el número de golpes (N), que se requieren para que una barra vertical(llamada caña partida), penetre una longitud de un pie (30 cm), dentro del suelo, por medio de un golpe de martillo de 140 libras de peso, levantado y soltado desde una altura de 76 cm. Con el valor de N se puede determinar, la capacidad portante.

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Elementos del ensayo de penetración estándar


El ensayo de penetración estándar

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El ensayo de corte directo, nos determina el ángulo de fricción interna y la cohesión de los suelos. Estos parámetros son importantes, para determinar la capacidad portante de los suelos, sobre el que se va a construir. Consiste en aplicar esfuerzos verticales y horizontales, a tres muestras de suelo, y determinar el instante de falla a cortante. Con estos tres pares ordenados se grafica el diagrama de ruptura de Morh. También, se hace uso del análisis de regresión lineal, para obtener el ángulo de fricción interna y la cohesión de los suelos.

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Datos que se obtiene del ensayo triaxial


Planos para el desarrollo de la estructura

Ubicado en el Km 98+350 de la antigua Carretera Panamericana Norte Chiclayo-Olmos-Piura.


PUENTE CASCAJAL


IV.CIMENTACIONES DE ESTRUCTURAS

ACTUALES

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La cimentación de este edificio es la más grande jamás construida. Se compone por un innovador concepto basado en estudios geotécnicos y sísmicos: el edificio es soportado en primera instancia por una placa inmensa de hormigón armado de casi 4 m de grosor, sumando 12.500 m³. Esta placa a su vez es soportada por un sistema compuesto por 192 pilotes de 1,5 m de diámetro en su base por 43 m de profundidad.

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BURJ DUBAI


TREN ELECTRICO Unas de las obras mas destacadas en el

Peru, es el del Tramo 2 del Tren Eléctrico de Lima.

Sus cimentación es una zapata, de gran volumen desarrollado en todo su trayecto

Estación Mercado Mayorista

Secuencia Constructiva

Zapata

Columna

Cabezal

Vigas Tipo I

Neopreno (apoyo)

Restricción Sísmica

Prelosa

Losa

Canaletas de cables

Borde Típico

Catenaria

Balasto

Durmientes

Rieles


DISEÑO GEOMETRICO DEL VIADUCTO

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El tipo de suelo favorece o afecta mayormente a una cimentación, por eso es necesario realizar los respectivos ensayos.

Es importante obtener los planos geotécnicos para tomar mejores decisiones en la construcción de cimentaciones.

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CONCLUSIONES

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GRACIAS

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CIMENTACIONES

Education

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