Clasificación por profundidad
Las fundaciones tienen su clasificación más práctica a partir de la profundidad a la cual son construidas. En este sentido podemos clasificarlas en:
Los rangos de profundidad de estas fundaciones suele estar entre 1 y 3m para fundaciones superficiales, entre 4 y 6m para fundaciones intermedias y entre 8 hacia adelante para fundaciones profundas. Obviamente no existe un límite marcado entre estas categorías. La clasificación definitiva está dada más que nada por el méotodo constructivo junto con la profundidad de cada uno de estos elementos.
A continuación se explicarán las particularidades de cada tipo de fundación
¿Como escogemos la profundidad de fundación?
A partir de la mostrada clasificación cabe preguntarnos, ¿Cuándo utilizamos cada uno de estos dipos de fundaciones?. La respuesta está en el estudio de suelos.
Fundaciones superficiales
Cuando el estudio de suelos muestra varios de los siguientes puntos, podemos considerar construir con fundaciones superficiales:
- Buena Capacidad Portante ADMISIBLE del suelo una vez aplicados los factores de seguridad, con valores desde los 100 KN/m2 hacia arriba
- Cargas bajas a moderadas por columna
- Suelos granulares o arcillas no expansivas
- Estructuas con baja o nula Carga Lateral
Fundaciones profundas
Por el contrario cuando no existan las circunstancias mencionadas, se deberán considerar fundaciones profundas o semiprofundas.
Por ejemplo, algunas situaciones adicionales en las cuales se deba considerar la construcción de pilotes se da cuando:
- La edificación se fundará encima un talud inestable
- El suelo es muy compresible o susceptible a consolidaciones considerables
- Las cargas son muy altas y se necesita llegar a estratos de roca
Fundaciones intermedias
Es lógico pensar que las fundaciones intermedias se aplican en casos donde se necesita plantar zapatas a profundidades intermedias mayores a los 3 metros sin embargo no se necesitan profundidades tan grandes como para considerar pilotaje. Es en estos casos donde las pilas de fundación o zapatas con pedestales largos son la mejor solución. Esto se verá más adelante en el artículo.
Fundaciones superficiales
A la vez, dentro de esta clasificación se pueden considerar diferentes tipos de fundaciones según su necesidad.
Zapatas aisladas
Es el tipo más común de fundación superficial. Se utiliza en la mayoría de las construcciones aporticadas donde las cargas provienen exclusivamente de columnas y necesitan transmitirse hacia el suelo.
Las formas cuadradas suelen ser las más comunes por su facilidad constructiva. Sin embargo en algunos casos se adoptan bases circulares cuando el elemento estructural a soportar tiene sección circular. Este es el caso de tanques de agua con pilares circulares, faros, turbinas eólicas u otros similares.
Si quieres saber la manera de calcular las dimensiones de base y acero de una zapata aislada puedes ir a los siguientes enlaces:
– Dimensiones de base de una zapata
– Refuerzo de acero de una zapata aislada
Zapatas corridas
Se utilizan exclusivamente para soportar muros de contención o muros portantes.
Es muy común que de inicio se confunda a este tipo de zapatas con las vigas de fundación, que se verán más adelante. La diferencia entre ambas radica en que las zapatas corridas sostienen siempre cargas distribuidas uniformemente en profundidad. En cambio las vigas de fundación soportan particularmente cargas puntuales.
Zapata combinada
Como su nombre lo indica, consiste en la combinación de dos (o más) zapatas formando una sola. Esta situación es común en casos donde existe un solapamiento entre áreas de zapata o las zapatas están muy cerca una de otra. Entonces, una zapata combinada conformada por dos zapatas unidas trabaja redistribuyendo el esfuerzo en general de mejor manera que dos zapatas aisladas.
Si se tiene entonces un solapamiento entre las superficies A1 y A2 producto de las cargas P1 y P2 respectivamente, se deben sumar y combinar ambas superficies formando una superficie At = A1+A2 cuyo centroide sea igual al centroide de las dos cargas P1 y P2 o al centroide de las áreas A1 y A2.
La zapata resultante será la siguiente:
Vigas de cimentación
Las vigas de cimentación son un caso muy similar al de zapatas combinadas. Sin embargo este tipo de fundación tiene dos diferencias concretas:
1) La primera diferencia radica en que las vigas de fundación trabajan en general con toda una fila de cargas puntuales en línea. En cambio una zapata combinada suele combinar en general solo dos cargas.
2) La segunda diferencia radica en el tipo de análisis llevado a cabo en este tipo de fundación. Cuando se decide solucionar la distribución de esfuerzos hacia el suelo mediante una viga de fundación, por lo general hoy en día el análisis se realiza a partir de la interacción suelo – estructura. Por tanto se concibe a la viga como un elemento deformable apoyado sobre un lecho elástico.
Si bien también puede concebirse a una viga de fundación como un elemento rígido con una distribución de esfuerzos constante en su base, esta solución arroja vigas muy robustas y costosas. Es por eso que este análisis suele no ser el más conveniente.
No debe confundirse este tipo de fundación con el de una zapata corrida. Las zapatas corridas sostienen cargas distribuidas y uniformes desde la superestructura. En cambio una viga de cimentación suele sostener cargas puntuales producto de columnas hacia el suelo, en una suerte de esfuerzos no uniformes en el contacto entre hormigón y suelo.
Es comun que las vigas de fundación tengan un elemento rigidizador en forma de viga T invertida para que las deformaciones de la viga se reduzcan y los esfuerzos en el suelo sean más uniformes, como en la siguiente imagen. A pesar de contar con este rigidizador, la viga de fundación no se convierte en una zapata corrida, pues el principio de análisis sigue siendo el de una viga que soporta cargas puntuales.
También pueden armarse vigas en dos direcciones perpendiculares formando una especie de losa de fundación con huecos o vanos sin concreto reforzado en los centros de las cuadriculas formadas por las vigas.
Losa de fundación
En muchos lugares también se la llama Losa Radier, platea de fundación o losa de cimentación. Consiste en una losa sobre la cual se apoya toda la estructura, distribuyendo de manera más o menos uniforme, los esfuerzos hacia el suelo.
El principio de cálculo de las losas de cimentación o de fundación es exactamente igual al principio de cálculo de las vigas de fundación, pero en un concepto tridimensional. O sea, la losa se apoya sobre un lecho elástico conformado por resortes de elasticidad igual al coeficiente de carga o coeficiente de balasto del suelo.
El análisis de este tipo de losas por mucho tiempo se realizó bajo reglas empíricas llegando siempre a un armado de la estructura de losa bajo un concepto de distribución de esfuerzos constante en el suelo y losa de fundación rígida.
Sin embargo con la ayuda de los computadores y software de cálculo, se puede ahora tener un mejor conocimiento de los esfuerzos en el suelo y estructura en base a la interacción suelo – estructura y a la deformación de ambos materiales.
Cimentaciones profundas
La clasificación de pilotes es más o menos grande dentro de esta categoría, y no entraré en mucho detalle respecto a los tipos de pilotes. Sin embargo basta mencionar por el momento que existieron a lo largo de la historia de la construcción pilotes de diferentes materiales, como madera, concreto, acero e incluso bambú a modo de micropilotes.
Además la clasificación de pilotes no solo se da en base al material, sino al método constructivo, existiendo pilotes vaciados en sitio ,pilotes hincados a golpes, pilotes insertados a presión, siendo los dos últimos más complejos en su instalación por la necesidad de maquinaria.
Por otro lado existe la clasificación de pilotes en función al tipo de resistencia que otorgan respecto a la carga aplicada. Existiendo así pilotes que resisten por fricción, otros por cabeza, y la combinación de ambos.
Cimentaciones intermedias
Muchos libros categorizan a este tipo de cimentaciones dentro del tipo cimentaciones profundas, ya que su concepto de resistencia es más o menos parecido al de pilotes.
La diferencia entre este tipo de fundaciones con las de pilotes radica más que nada en el método constructivo y a la relación diámetro – profundidad de estos elementos. A diferencia de los pilotes, las pilas de fundación pueden ser excavadas a mano y además entrar profundidades en promedio de 5[m], lo que las pone en una categoría intermedia entre zapatas y pilotes.
Las excavaciones de este tipo de fundaciones puede ser de sección circular o cuadrada. Se prefiere muchas veces una pila de sección cuadrada por su sencillez de doblado de los aceros. En este sentido es importante mencionar dos de los tipos más comunes de armado de pilas de fundación cuadrada.
La primera de las dos opciones mostradas arriba consiste en una zapata vaciada sobre una carpeta de hormigón pobre. El dimensionamiento de esta zapata cumple las mismas reglas de diseño de una zapata aislada, pero encima se concibe un pedestal o «dado» robusto que impide al elemento pandearse en el tramo enterrado. Además que permite un buen recubrimiento de los aceros lateralmente con concreto.
La segunda opción consiste en el relleno de terreno de excavación con hormigón pobre, a una dosificación de 2 bolsas de cemento por m3 de agregado. Este agregado puede ser incluso tierra mejorada granular traida de un banco de material. Esta segunda opción podría concebirse como «fundación sobre terreno mejorado» donde la zapata se construye sobre el relleno de hormigón pobre.
Conclusiones
Si bien la descripción de los distintos tipos de fundación es muy general, da una idea clara de su uso en las diferentes situaciones presentadas cotidianamente.
Vídeo
todo este contenido lo puedes ver también en vídeo:
←←← VOLVER A TABLA DE CONTENIDO DE HORMIGÓN ARMADO ←←←
←←← VOLVER A TABLA DE CONTENIDO DE CONSTRUCCIÓN ←←←
autor: Marcelo Pardo
Los lei todos
Buen dia ingeniero Marcelo, una consulta con respecto a la viga de fundacion, su analisis seria lo mismo que en una zapata combinada donde las cargas se concentran en un CG?.
de hecho si. El método clásico de vigas de fundacion se tratan como una zapata combinada con más de 2 columnas
Hola Marcelo gusto en saludarte!
Tengo una estructura rigida (soporte ed paneles solares) cuya zapata es mas bien una columna enterrada, es una zapata de base cuadrada de 60 cm y 100 cm de profundidad. Estoy teniendo problemas para verificar el volcamiento de esta zapata, crees que deba considerar el empuje pasivo del terreno para el momento resistente? deberia tratar el problema con las hipotesis para pilotes?
De antemano muchas gracias, saludos!
hola buenas yo aca en chile estoy x construir una casa en cector arenoso y a 1 metro de profundidad tengo mucha agua las napas.
Necesito saber que tipo de losa tengo que hacer si con zapatas o no
si me pueden ayudar por favor
Debes solicitar un estudio de suelos para conocer tu capacidad portante de suelos, Hugo
BUENAS TARDES ARQUITECTO, ES UNA CHULADA TODO LO QUE AQUI EXPONES, ESTOY EMOCIONADO.
Victor Hugo, espero que la página te sea de utilidad.
Hola Ingeniero, aqui molestandolo con una duda que tengo de nuevo en el caso de cimentaciones, si por ejemplo tuviera un tablero de losa que mide 8×4 metros apoyada sobre muros, y esos muros a su vez estan apoyados en zapata corrida, si en este caso propongo una viga de concreto para reducir el tablero de la losa para dividirlo en 2 tableros de 4×4, esta viga la apoyaria sobre castillos de concreto, en este caso, como seria la cimentacion y el area tributaria que cargaria el muro?, supongo que lo correcto es decir que la mitad de la carga se la viga iria hacia cada muro perpendicular a esta y por consiguiente su cimentacion, pero he visto que muchos proponen una cimentacion paralela a la viga en piso(asi como las dalas de cimentacion en las puertas), eso seria correcto o esta cimentacion paralela no tendria ninguna funcion? espero haberme explicado muchas gracias ingeniero…
Angel buen día! es muy específica tu pregunta. Tendríamos que concretar una reunión para aclarar tu duda
Perdon Ingeniero, creo que hice muy rebuscada por eso no se entendio bien, haber si con este ejemplo puedo darme a entender:
1) Existe una losa apoyada sobre 4 muros delimitados con dalas y castillos, cada uno con cimiento corrido
2) Quito uno de los muros, reemplazandolo por una viga de concreto apoyada sobre dos castillos
3) En este caso quedaria el cimiento corrido del muro eliminado
Mi duda seria, es necesaria esta cimentacion que quedo? Y si es asi, cual seria su funcion, ya que las reacciones de las vigas apoyarian como cargas puntuales sobre los castillos.
Mi pregunta inicial era considerando que en lugar del muro se hizo esta combinacion desde el principio, formandose un marco(cimentacion corrida, paralela a una viga apoyada sobre castillos). Muchas Gracias
Hola Angel. Antes que nada debo aclararte que no tengo ningún estudio formal ni titulo que acredite conocimientos de arquitectura o ingenieria estructural. Pero estuve leyendo mucho al respecto. Lo que yo te aconsejo es que no quites la parte del cimiento corrido debajo del muro que quitarás ya que la conexión entre los castillos actua como viga de equilibrio. Además, los castillos son columnas confinadas por los muros donde el muro es parte de la estructura. Al quitarle un muro, los castillos a los lados de este pierden parte de la portabilidad conjunta que creo que compensas bien algunas fuerzas con la viga que mencionas, pero no otras como el pandeo del castillo que al estar sin muro ya debería ser columna (más si es un castillo de muros angostos que pueden tener entre 10 y 13 cm). Mi modesta solución: si no necesitas toda la luz del portico, yo construiría dos castillos perpendiculares a los castillos sin muro para convertir el conjunto en una L de hormigón armado. O directamente dos columnas. Saludos.
Buena info Ing Marcelo… Quería hacer una consulta… Si tuviera un sistema de pórticos en X-X y Albañilería Confinada en el eje Y-Y, el fondo de cimentación del encuentro de la zapata de la columna con el cimiento corrido habría algún problema que estén a mismo nivel? y cuál sería el problema de hacerlo a desnivel. Lo menciono porque usualmente lo hacen a desnivel, pero quizá el bulbo de esfuerzos que generan las dos cimentaciones (zapta y cim. corrid.) provoque un asentamiento uno al otro.
Abc Chile
Consultoria de Chile
Mecanica de suelos
Saludos Ingenieros
En losas de fundación, al igual que en losas de entrepiso o azotea se deben colocar ya sea dos capas de refuerzo o una capa de refuerzo y bastones. En el caso de Losas de fundación la armadura que se debe colocar es la superior.
En losas de fundación corresponde tanto armadura superior como inferior, dependiendo del sector
Hola..quería consultar si siempre que se hable de losa de fundación estamos hablado de colocar armadura inferior y superior o solo esta primera…me genera muchas dudas el comportamiento de la losa con armadura solo inferior, pero desde el punto de vista economico, para el caso de duplex por ejemplo, si es necesario colocar en ambas caras
En losas de fundación es necearia la colocación de acero en ambas caras en diferentes sectores de la losa, dependiendo de la interacción suelo estructura y de los esfuerzos en la losa.
Hola ingeniero buen día, una pregunta, que tipo de cimentación recomendaría ademas de pilotes para un suelo de arcillas expansivas, tengo la duda sobre asentamientos diferenciales producto de este tipo de suelos y por falta de un estudio de mecánica de suelos tienen estos fallos, me gustaría saber su opinion muchas gracias
bueno, las alternativas son losa de fundación o mejoramiento de suelo reemplazando la arcilla existente.
Además se puede impermeabilizar la arcilla, pero esto último es más dificil de controlar
Gracias por su respuesta
A la orden!