Fundaciones Introducción.

La fundación es aquella parte de la estructura que tiene como función transmitir en forma adecuada las cargas de la estructura al suelo y brindar a la misma un sistema de apoyo estable.

La fundación estará’ bien diseñada si cumple adecuadamente con su doble función,  estabilidad y resistencia, controlando dos estados límites a saber,  las condiciones de  servicio y las condiciones de falla por resistencia.

A estas dos condiciones de falla se les llama estados limites, porque ambas determinan si una fundación sirve o no.

1. Estado limite de servicio o de funcionamiento:

Aunque la estructura, incluyendo la fundación,  no presente un daño físico de ella misma se considera que falla cuando ella no tiene un comportamiento adecuado que hace que esta salga de funcionamiento.  Se puede llegar al estado límite de servicio cuando se presentan los siguientes problemas en el suelo o la cimentación:

A. Asentamientos diferenciales y totales.  Un asentamiento diferencial entre dos  fundaciones  continuas  de una  misma  edificación  puede  producir ladeo de la estructura y podría llevarla a un posible volcamiento.

El  estado  límite  en  este  caso  corresponde  a  sacar  la  estructura  de funcionamiento por el hecho de presentarse una rotación que produce sensación de inseguridad en los ocupantes sin tener que haber llegado a la perdida total del equilibrio.

En el caso de un edificio cualquier movimiento diferencial de un apoyo con respecto a otro, puede cambiar los momentos y fuerzas internas de diseño de la estructura, con la posibilidad de presentar fallas locales en vigas de conexión o en cualquier otro elemento.

Los  asentamientos  diferenciales  se  limitan  a  los  siguientes  valores dependiendo del sistema estructural de la edificación:

En pórticos  L/300

En muros L/500 a L/1000

Donde L corresponde a la distancia horizontal entre apoyos.

Note que para muros se es mucho más exigente ya que los muros son mas rígidos (admiten menos deformaciones) que los pórticos.

Recordemos por las ecuaciones de pendiente deflexión que cualquier asentamiento de un extremo de un elemento viga con respecto al otro extremo, causa una variación de los momentos de extremo igual a:

B. Desplazamientos  o  levantamientos  excesivos  causados  por  suelos expansivos

C. Daños locales o generales causados por fenómenos de erosión interna, lixiviación o dispersión.

D.Vibraciones  excesivas  causadas  por  estructuras  o  cargas  móviles

(motores o maquinas) que afecten el confort de los ocupantes.

E. Daños locales en partes de la estructura por falta de juntas de expansión y de contracción.

2. Estados límites de resistencia:

Esta asociado a la falla física (rompimiento o fractura) de los componentes de la fundación o de cualquier parte de la estructura por un mal comportamiento del sistema suelo-cimentación.  Se puede llegar al estado límite de falla por resistencia cuando se presenta alguno de los siguientes problemas:

A.  Falla del suelo por exceder su capacidad portante

B.  Disminución del equilibrio por inestabilidad del terreno.

C. Amplificación y o modificación de las ondas sísmicas que viajan por el suelo produciendo falla de la estructura al entrar en resonancia con ella.

D. Falla de la estructura por el cambio de las propiedades del suelo al presentarse el fenómeno de licuefacción durante un sismo.

E. Falla de la estructura de la cimentación como tal.

F. Falla de la estructura por falta de amarres que den integridad estructural.

En estos estados podemos detectar que las condiciones de falla en su mayoría se deben al suelo en su interacción con la estructura.

Un buen diseño debe entonces dimensionar las fundaciones para que en su trasmisión  de  cargas  al suelo  no  hagan  fallar  el  suelo  y  diseñar  estas fundaciones para que ellas estructuralmente no fallen.

El  ingeniero  geotecnista  es  quien  se  encarga  de  la  parte  del  suelo  en  su interacción  con  la estructura,  en  un  estudio  de  suelos  nos  informa,  a  los ingenieros estructurales, el tipo de fundación a utilizar, la capacidad de carga admisible  del  suelo,  las  recomendaciones  constructivas,  el  coeficiente de aceleración sísmica, el coeficiente de sitio que tiene en cuenta la amplificación de las ondas sísmicas, las recomendaciones para las estructuras de contención y el tratamiento de taludes, el control de aguas y las recomendaciones para los pisos y pavimentos si los hay.

El título de la norma que controla los estudios geotécnicos es el H. En este título se encuentran todos los estados limites de falla.