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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA CARRERA: INGENIERÍA CIVIL MATERIA: MECÁNICA DE SUELOS APLICADA ACTIVIDAD: ENSAYO UNIDAD: IV TIPOS DE CIMENTACIONES GRADO: 5° SEMESTRE GRUPO: “B”

DOCENTE: ING. MARCO AURELIO GÓMEZ ROMERO ALUMNO: ELEAZAR ALBITER AYALA TLAPA DE COMONFORT GRO, A 21 DE NOVIEMBRE DEL 2017

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA INTRODUCCIÓN

LOS TIPOS CIMENTACIONES SON ELEMENTOS ESTRUCTURALES CONOCIDOS COMO PILOTES Y PILAS, CONSTRUIDOS COMÚNMENTE DE CONCRETO, ACERO O MADERA, Y TIENEN BÁSICAMENTE LA FUNCIÓN DE TRANSMITIR EL PESO DE LA ESTRUCTURA A ESTRATOS A UNA MAYOR PROFUNDIDAD EN LOS CUALES SE GARANTICE QUE SE CUMPLAN CON LOS ESTADOS LÍMITES DE FALLA Y DE SERVICIO, EN CUANTO A LA CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS; CUANDO CON LAS CIMENTACIONES POCO PROFUNDAS NO SE PUEDAN CUBRIR ESTOS REQUISITOS.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA ÍNDICE

4.1. Clasificación de las cimentaciones………………….4 4.2. Factores que determinan el tipo de…………………7 Cimentación. 4.3. Cimentaciones en taludes……………………………8 4.4. Cimentaciones compensadas……………………….10 4.5. Tipos de cimentaciones profundas………………….11 4.6. Desarrollo y uso de los pilotes………………………12 4.7. Hinca de pilotes……………………………………….13 4.8. Grupos de pilotes……………………………………..14 4.9. Capacidad de carga de pilotes………………………15 4.10. Pruebas de carga en pilotes……………………….16 4.11. Deterioro y protección de pilotes…………………..17 4.12 Pilas, cilindros y cajones de cimentación…………18

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.1. CLASIFICACIÓN DE LAS CIMENTACIONES.

Cimentación: la cimentación es la parte estructural del edificio, encargada de transmitir las cargas al terreno, el cual es el único elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizamos en función del mismo. Las cimentaciones se clasifican en:

Cimentaciones superficiales:

Cimentaciones profundas

Cimentaciones especiales

Cimentaciones superficiales:

Los distintos tipos de cimentación superficial, depende de las cargas que sobre ella recaen.

1. Puntuales → zapatas aisladas

2. Lineales → zapatas corridas

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3.Superficiales → losas de cimentación

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA Cimentaciones profundas

Son un tipo de cimentaciones que solucionan transmisión de cargas a los estratos aptos y resistentes del suelo.

1. Por sustitución:

Excavación en el terreno y en el proporcional de la construcción se debe de conocer el tipo de estado coincidencia, el peso volumétrico de cada una de las capas que se construyen en el terreno a excavar, para que el peso sea perfecto, se debe nivelar con el de la construcción perfectamente conocida.

2. Por flotación:

Esta clase de cimentación se basa con el principio de Arquímedes que dice “que todo cuerpo sumergido en el líquido experimenta un empuje vertical, ascendente igual al peso del volumen del líquido desalojado”.

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3. Por pilotes:

Tienen pilotes

dos

formas

de

a) pilotes trabajando con apoyos directos. b) pilotes que mediante fricción.

trabajan

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA Cimentaciones especiales as actividades de Keller en Cimentaciones Especiales conjugan técnicas convencionales como Pilotes, Micropilotes, Anclajes e Inyecciones con otras más especializadas como el Jet Grouting, Super Jet Grouting y las Inyecciones de Compactación, Compensación y Consolidación.

1. Como cimentación base de estructuras en suelos poco consistentes o incoherentes:

2. Como pantalla de pilotes trabajando por vuelco:

Con esta solución se busca un buen terreno a cierta profundidad que permita el apoyo de los pilotes los cuales ira apoyada a la estructura

Este sistema es utilizado para la construcción de parking dada la falta de aparcamiento en suelo urbano y su gran demanda. Con esta pantalla se puede hacer diferentes plantas de sótano sirviendo además como cimentaciones para la estructura.

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3. Como pantalla de pilotes anclada isostáticamente o hiperestáticamente:

Este sistema tiene la misma finalidad que le anterior su diferencia consiste en una disminución del empotramiento del pilote anclado de estos al terreno por medio de tirantes o micro pilotes, el anclado puede ser de varios niveles.

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.2 FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE CIMENTACIÓN

Existen varios factores que influyen para determinar el tipo de cimentación de una estructura.

El económico

El proceso constructivo

Los materiales de la región

Sin embargo desde el punto de vista de la mecánica de suelos se puede enfocar a dos básicamente; el primero es la capacidad de carga del suelo, debido a que no debe ocurrir una falla por cortante del Cada tipo de cimentación deberá

diseñarse para cumplir con lo siguiente: 1. Ser segura contra fallas por resistencia al corte del subsuelo. 2. No deberá asentarse o emerger más allá de los valores Estratigrafía Función: Cargas tolerables por la estructura y obras colindantes. 3. Deberá localizarse y diseño protegerse adecuadamente contra El estudio del suelo en el que Para el de la Es frecuente que para una probables agentes externos que puedan comprometer su estructura es se apoyará una cimentación de cualquier estructura existan varias comportamiento. prioritario, ya que su construcción, es necesario alternativas de cimentación 4. Además, deberá ser segura contra falla catastrófica y resistencia y comportamiento evaluar las acciones igualmente seguras, entre proporcionar un comportamiento que permita la utilización ante cargas de externas definirán permanentes (carga muerta), las que debe elegirse la más la obra. LoslasReglamentos de construcción no hablan de el tipo de cimentación acciones variables (carga apropiada al caso. factores de seguridad, sino de factores de carga y factores de adecuado, que garantizará la viva), y las acciones reducción para los estados límites de falla y deestabilidad servicio.del Essistema accidentales (sismo, viento, decir, acotanmaquinaria, el diseñoetc.), paraa las evitar una falla catastrófica, y que se aseguran queencontrará el comportamiento de la obra cumpla con las sometida condiciones de servicio para las que se diseña. suelo que soporta a la cimentación.

Técnica y economía Al ser elegido un tipo de cimentación, es necesario definir el procedimiento constructivo que se aplicará considerando los recursos existentes, con el propósito de que su construcción sea viable,

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.3. CIMENTACIONES EN TALUDES. Las estructuras y los cimientos en taludes o adyacentes a éstos que sobrepasen el 100% deben cumplir con los siguientes requerimientos: La cara de la zapata se sitúa atrás de un talud en descenso una distancia suficientemente grande como para suministrar apoyo vertical y lateral para la zapata y evitar un asentamiento. ● Máximo H/3 ó 12 m (40'). 1. ● La cara de la estructura se sitúa alejada del pie de un talud en ascenso para suministrar protección del drenaje y de la erosión del sitio. ● Máxima H/2 ó 5 m (15') 2.

Ancho mínimo de la zapata 2x 3. ● Pendiente máxima 1:2 4. ● 60° para roca 5. ● 30° para suelo 6. ● La superficie del suelo no debe invadir el prisma de contacto del suelo o de la roca.

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● Rasante. 7. ● Conservar el espesor de la zapata (T) en el escalón vertical. 8. ● Limitar el escalón vertical (H) a 1/2 L o 610 mm (2'-0") como máximo. 9. ● La longitud del escalón (L) debe ser por lo menos 610 mm (2'-0"). 10. ● Utiliza dimensiones modulares para muros de mampostería de concreto.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.4. CIMENTACIONES COMPENSADAS.

Se entiende por cimentaciones compensadas a aquellas en las que se busca minimizar el incremento neto de carga aplicado al suelo mediante excavación del terreno y uso de un cajón desplantado a cierta profundidad.

En el diseño de las cimentaciones compensadas debe tenerse presente que el suelo debe considerarse como una fase liquida y sólida.

Substitución de sumergido del sólido.

peso

Efecto de flotación debido al líquido desalojado.

Este tipo de cimentación exige, que las excavaciones efectuadas no se rellenen posteriormente. Se puede lograr esto con:

Es donde el peso de la tierra excavada compensa únicamente una parte de la estructura, en tanto como el restante se toma como pilotes o descanso sobre el terreno.

•Losa corrida en el área de cimentación (usual en edificios). •Construyendo cajones huecos en el lugar de cada zapata (usual en puentes). Página 10

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.5. TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS. Las cimentaciones profundas se clasifican comúnmente en pilotes y pilas, de acuerdo a las dimensiones de su sección transversal cuando el diámetro o lado mayor es de 60 cm. (SMMS) o menor se definen como pilotes y cuando es mayor de este se definen como pilas.

Pilotes

Los pilotes son elementos constructivos de tipo puntual usados para cimentación profunda en obras de construcción, los cuales permiten transmitir las cargas de la estructura hasta capas de suelo más profundas que tengan la capacidad de carga suficiente para soportarlas.

Por sustitución o compensación

Cimentación por flotación

Es mediante una excavación en el terreno y el peso del material extraído será igual o proporcional al peso de la construcción según características del terreno y edificio.

Esta cimentación se basa en el principio de Arquímedes: “todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del líquido desalojado.

Se debe conocer el tipo de estrato para considerar el peso volumétrico de cada una de las capas que constituye el terreno a excavar, para que sea exacto el peso y se pueda nivelar con el peso de la construcción ya conocida.

Las construcciones se deben ejecutar perfectamente impermeables, por tener contacto directo con aguas freáticas

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.6. DESARROLLO Y USO DE LOS PILOTES

DESARROLLO Los pilotes son anteriores a la historia que conocemos. Hace 12000 años los habitantes neolíticos de Suiza hincaron postes de madera en los blandos fondos de lagos poco profundos para construir sus casas sobre ellos y a alturas suficiente para protegerlos de los animales que merodeaban y de los guerreros vecinos.

USO DE LOS PILOTES Se usan los pilotes como elementos de cimentaciones cuando se requiere:

1. Transmitir las cargas de una estructura, a través de un espesor desuelo blando o a través de agua, hasta un estrato de suelo resistente, que garantice el apoyo adecuado. 2. Transmitir la carga un cierto espesor de suelo blando. 3. Proteger estructuras marítimas, tales como muelles, atracaderos, etc.; contra el impacto de barcos u objetos flotantes

Clasificación de pilotes

De punta

De fricción

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Mixtos

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.7. HINCA DE PILOTES. La operación de introducir el pilote en el terreno se llama hinca del pilote. Como muchas otras operaciones que se realizan en las construcciones, la hinca de pilotes es un arte, cuyo éxito depende de la habilidad e ingeniosidad de los que la realizan; sin embargo, también como en muchos otros trabajos de construcción se depende cada vez más de la ciencia de la ingeniería para hacerlos más eficaces. Aún más importante que el arte y la ingeniería mecánica envueltos en la construcción, resultan otros factores que aseguran el buen funcionamiento de la cimentación de pilotaje una vez terminada. Por lo tanto, el ingeniero que proyecta la cimentación debe finalmente intervenir en la construcción y el ingeniero constructor en el proyecto. El método más antiguo y uno de los más ampliamente usados actualmente es por medio de una masa. Los constructores orientales usaron durante centurias un bloque de piedra como masa; un grupo de obreros dispuestos en forma de estrella alrededor de la cabeza del pilote levantaban la piedra por medio de cuerdas que mantenían tirantes; por un movimiento rítmico de estirar y aflojar las cuerdas levantaban la piedra en el aire y guiaban el golpe hacia abajo, sobre la cabeza del pilote.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.8. GRUPOS DE PILOTES.

Como corrientemente debajo de las cimentaciones los pilotes se colocan en grupo, relativamente con poca separación entre ellos, es necesario considerar la acción del grupo de pilotes.

Capacidad De Carga Del Grupo De Pilotes

La capacidad de carga del grupo de pilotes se calcula suponiendo que el grupo de pilotes forma una cimentación gigantesca, cuya base está al nivel de las puntas de los pilotes y cuyo ancho y largo son el ancho y largo del grupo de pilotes.

Eficiencia Del Grupo De Pilotes

La eficiencia del grupo de pilotes eg es la relación entre la capacidad del grupo Qg, y la suma de las capacidades de número de pilotes, n, que integran el grupo: Aunque se han deducido muchas fórmulas empíricas para determinar la eficiencia del grupo de pilotes, ninguna ha demostrado ser verdaderamente valida

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Asentamiento Del Grupo De Pilotes

El asentamiento de un grupo de pilotes se produce por la consolidación de los estratos de suelo situados debajo de las puntas de los pilotes. Este asentamiento excederá al de un pilote aislado que soporta la misma carga que cada uno de los del grupo, a menos que los pilotes se apoyen en roca o en un estrato grueso de suelo incompresible

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.9. CAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES.

La capacidad de carga última de un pilote está compuesta por la resistencia a la fricción y la resistencia en la punta. En arcillas la resistencia por fricción es mucho mayor que la resistencia por punta. Luego: “SUELO COHESIVO”

Capacidad de Carga Última de un Pilote en “SUELO GRANULAR” La capacidad de carga última de un pilote está compuesta por la resistencia a la fricción y la resistencia por punta. En suelos granulares la resistencia por punta es generalmente mayor que la resistencia por fricción lateral, luego:

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA

4.10. PRUEBAS DE CARGA EN PILOTES.

El método más seguro para determinar la capacidad de carga de un pilote, para la mayoría de los lugares, es la prueba de carga. Los ensayos de carga se hacen para determinar la carga máxima de falla de un pilote o grupo de pilotes o para determinar si un pilote o grupo de pilotes es capaz de soportar una carga sin asentamiento excesivo o continúo.

La reacción de la gata será tomada por una plataforma cargada o por una viga conectada a pilotes que trabajaran a tracción.

Se ha propuesto muchos criterios diferentes para fijar la carga admisible o de trabajo, pero el mejor es el mismo que se emplea para cualquier otro tipo de cimentación: La carga con un factor de seguridad adecuado (1.5 a 2 cuando se ha hecho ensayo de carga) o la carga que produce el mayor asentamiento total permisible, cualquiera que sea menor

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.11. DETERIORO Y PROTECCIÓN DE PILOTES.

Tipos de deterioro:

•Corrosión de pilotes de acero, suelos con bajo pH y ambientes marinos. •Ataque por sulfuros, cloruros y ácidos en los pilotes de concreto. •Deterioro de pilotes de madera debido al humedecimiento y secado o por acción de insectos o aguas agresivas.

Métodos utilizados para el control de corrosión en los pilotes.

Protección catódica:

Cera micro cristalino:

Esta técnica electroquímica se emplea para complementar la protección en zonas donde ha fallado el revestimiento. Permitiendo eliminar o minimizar a valores despreciables la posibilidad de corrosión. El método es efectivo para hormigones, pilotes sumergidos y enterrados.

Imprime un filtro de espesor homogéneo, sin porosidades resistentes a la punción y adaptable a cualquier tipo de superficies irregulares, también posee alto grado de refinación del tipo genérico de productos, con alto peso molecular y sin carga, con propiedades inhibidoras de corrosión (larga vida útil).

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Protección submarinos

de

pilotes

La protección de los pilotes submarinos de concreto empieza desde la fundición inicial debido a que la mezcla utilizada debe contener la menor cantidad posible de aire, así como la menor relación a/c debido a las severas condiciones de exposición.

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA 4.11 PILAS, CILINDROS Y CAJONES DE CIMENTACIÓN

Cilindros y cimentación.

Pilas Las pilas son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la de los pilotes, las cuales también transmites al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto.

cajones

de

Las losas de flotación y los sótanos (o cimentaciones de cajón) se diseñan con los mismos principios que una losa de cimentación, pero tienen una función adicional e importante en la que se utiliza el principio de flotación para reducir la carga neta en el suelo.

Características Las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material, siendo los más utilizados la grava, la cal, el mortero, y el concreto armado. Siendo las características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones del agua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la fabricación de las pilas

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA CONCLUSIÓN En la práctica de la Ingeniería Civil, es común el tener que realizar obras en las cuales se tengan diferencias de niveles en suelos; como es el caso de sótanos, andenes, rampas de acceso, plataformas industriales, Las edificaciones no podrán en ningún caso desplantarse sobre tierra vegetal, suelos o rellenos sueltos o desechos. Sólo será aceptable cimentar sobre terreno natural firme o rellenos artificiales que no incluyan materiales degradables y hayan sido adecuadamente compactados. La capacidad de carga de un suelo, se puede definir como el estado límite de falla de un suelo en una cimentación.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LA MONTAÑA MECÁNICA DE SUELOS APLICADA BIBLIOGRAFÍA file:///C:/Users//Downloads/Mecanica_de_Suelos_Aplicada.pdf TERZAGHI ; PECK. (1976): Soil Mechanics in Engineering Practice . EUA. Wiley. JUÁREZ BADILLO – RICO RODRÍGUEZ. (1990): Mecánica de suelos. tomo 1 y 2 . México. Limusa.

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