Fundamentos de Cimentaciones y Mecánica de Suelos en Ingeniería Civil

1. Definiciones: Fundaciones Superficiales y Asentamientos

H3>Fundaciones Superficiales

Es aquella parte de la estructura que tiene como función transmitir adecuadamente las cargas de la superestructura al suelo. Se subdividen en varios tipos, entre los que destacan:

Fundaciones directas
Fundaciones aisladas (zapatas)
Fundaciones combinadas
Fundaciones corridas
Losas de fundación

H3>Asentamiento

Es la deformación vertical que ocurre en la superficie de un terreno, proveniente de la aplicación de cargas sobre él.

2. Esquema de una Zapata

[Espacio para el dibujo del esquema de una zapata]

3. Estados Límite en el Diseño de Fundaciones

Los estados límite determinan si una fundación es adecuada para su uso previsto. Se dividen en dos categorías principales:

H3>Estado Límite de Servicio

Se considera que una estructura alcanza un estado límite de servicio cuando, sin presentar un daño físico o colapso, su comportamiento no es adecuado y queda fuera de las condiciones para las cuales fue diseñada. Esto puede ocurrir por problemas en el suelo que causen:

Asentamientos diferenciales y totales: Un asentamiento diferencial excesivo entre dos fundaciones contiguas de la misma edificación puede producir el ladeo de la estructura y, en casos extremos, llevarla al volcamiento.
Desplazamiento y levantamiento excesivos causados por suelos expansivos.
Daños locales o generales causados por erosión interna, lixiviación o dispersión del suelo.
Vibraciones excesivas causadas por la estructura o cargas móviles que afecten su funcionalidad o a sus ocupantes.
Daños locales en partes de la estructura por falta de juntas de expansión y contracción adecuadas.

H3>Estado Límite de Resistencia (o de Falla)

Está asociado a la falla de los componentes de la fundación o a un colapso generalizado debido a un mal comportamiento del suelo. Se puede llegar a este estado límite cuando se presenta lo siguiente:

Falla del suelo por exceder su capacidad portante.
Pérdida del equilibrio por inestabilidad del terreno (ej. deslizamientos).
Amplificación y modificación de las ondas sísmicas que viajan por el suelo, produciendo la falla de la estructura por entrar en resonancia.
Falla de la estructura por el cambio en las propiedades del suelo al presentarse el fenómeno de licuefacción durante un sismo.
Falla estructural de la propia cimentación (ej. por punzonamiento, flexión, etc.).
Falla de la estructura por falta de amarres o conexión adecuada entre sus elementos.

4. Cuestionario: Verdadero o Falso

Cuando actúa una carga horizontal sobre la superficie de un terreno, ocurre asentamiento. (F)
Las fundaciones que soportan más de una carga son fundaciones corridas. (F)
Las fundaciones lineales que soportan cargas de paredes son fundaciones aisladas. (F)
La profundidad de desplante en sótanos debe tomarse entre 1.5 y 2 metros. (F)
En las arcillas, corregimos el número de golpes (N-SPT) por Terzaghi o Peck. (F)
El asentamiento inmediato ocurre en arenas secas o saturadas y en arcillas secas. (V)
El asentamiento por consolidación ocurre en arcillas húmedas y saturadas. (V)
Cuando se habla de arcillas, la cohesión (c) es igual a cero y el ángulo de fricción (Φ) es distinto de cero. (F)
Cuando se habla de arenas, la cohesión (c) es distinta de cero y el ángulo de fricción (Φ) es igual a cero. (F)
Siempre que se aplique una carga puramente axial, los factores de inclinación de carga serán 1. (V)

5. Causas del Asentamiento del Suelo

Existen diversas razones por las que un suelo puede asentarse, entre ellas:

Consolidación por su propio peso o por cargas aplicadas.
Movimientos tectónicos.
Erosión subterránea y derrumbes de cavidades.
Inundaciones y cambios en el nivel freático.
Ataque químico a la estructura del suelo.
Sismos, voladuras y vibraciones inducidas.

6. Tipos de Muros de Contención

H3>Muros de Retención por Semigravedad

Se construyen con concreto simple. Su estabilidad depende principalmente de su propio peso y del peso de cualquier suelo que repose sobre la mampostería. En ocasiones, se pueden emplear pequeñas cantidades de acero de refuerzo para minimizar las dimensiones del muro; en tal caso, son llamados muros de retención por semigravedad.

[Espacio para el dibujo]

H3>Muros de Contención en Cantilever (Voladizo)

Estos muros son de concreto reforzado y su forma más usual es la de una «T» invertida. El elemento vertical trabaja como una viga en voladizo, empotrado en una zapata inferior. Ésta ofrece resistencia al empuje de suelos gracias a su peso propio y al peso del terreno que se apoya sobre ella. Requieren armaduras de tracción para resistir los momentos flectores y un terreno con buena capacidad portante. Están diseñados para soportar la presión lateral de la tierra.