Zapata rectangular combinada.

En varios casos, la carga soportada por una columna y la capacidad de carga del suelo son tales que el diseño estándar de una zapata aislada requerirá una extensión de la cimentación de la columna más allá del límite del predio. En tal caso, una sola cimentación rectangular soporta dos o más columnas como muestra la figura 5.lb. Si se conoce la presión del suelo neta permisible, el tamaño de la cimentación (B X L) se calcula de la siguiente manera.

a. Determinar el área A de la cimentación: 

b. Determinar la posición de la resultante de las cargas de las columnas. De la figura 5.lb, 

c. Para una distribución uniforme de la presión del suelo bajo la cimentación, la resultante de las cargas de las columnas pasa por el centroide de la cimentación. Entonces 

donde L = longitud de la cimentación

d. Una vez determinada la longitud L, el valor de L1 se obtiene: 

Note que la magnitud de L2 se conocerá y dependerá de la posición del lfmite de la propiedad.

e. El ancho de la cimentación es entonces 

 

FIGURA 5.1 (b) Zapata rectangular combinada.

LOSAS PARA CIMENTACIONES: Introducción.

Las cimentaciones con losas son principalmente de tipo superficial y son uno de cuatro tipos principales de zapatas combinados (véase la figura 5.la). Se da a continuación un resumen breve de las zapatas combinadas y de los métodos para calcular sus dimensiones: 

1. Zapata rectangular combinada

2. Zapata trapezoidal combinada:
3. Zapata en voladizo y Losa de cimentación.

FIG. 5.1 (a) Zapatas Combinadas.

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA CIMENTACIONES CORRIDAS SOBRE TIERRA ARMADA.

A continuación se da el procedimiento, paso a paso, para el diseño de una cimentación corrida soportada por suelo granular reforzado con tiras metálicas:

1. Obtenga la carga total a soportarse por unidad de longitud de cimentación. Obtenga también las cantidades

a. Ángulo de fricción del suelo, ø
b. Ángulo de fricción suelo-tirante, øμ
c. Factor de seguridad contra falla por capacidad de carga
d. Factor de seguridad contra ruptura del tirante, FS(B)

e. Factor de seguridad contra zafadura del tirante, FS(P)
f. Resistencia a la ruptura de los tirantes de refuerzo, fy
g. Peso específico del suelo, γ
h. Módulo de elasticidad del suelo, Es
i. Relación de Poisson del suelo, μs
j. Asentamiento admisible de la cimentación, Se
k. Profundidad de la cimentación, Df

2. Suponga un ancho de cimentación, B, y también d y N. El valor de d debe ser menor que 2/3 B. 

También, la distancia del fondo de la cimentación a la capa más baja de refuerzo debe ser de aproximadamente 2B o menor. Calcule ΔH.

3. Suponga un valor de LDR.

4. Para el ancho B (paso 2) determine la capacidad última de carga, qu, para suelo sin refuerzo [ecuación (3.3); nota: c = O]. Determine qadm(1): 

5. Calcule la carga admisible qadm(2) con base en el asentamiento tolerable, Se, suponiendo que el suelo no está reforzado (ec (4.32a)]:

(La carga admisible para un asentamiento dado, Se, también se determina con las ecuaciones que se refieren a las resistencias a la penetración estándar.)

6. Determine el menor de los dos valores de qadm obtenido de los pasos 4 y 5. El menor valor de qadm es igual a q0.

7. Calcule la magnitud de qR para la cimentación soportada por la tierra armada: 

8. Calcule la fuerza del tirante, T(N), en cada capa de refuerzo usando la ecuación (4.87) (nota: unidad de T(N) en kN/m de cimentación).

9. Calcule la resistencia por fricción de los tirantes en cada capa por longitud unitana de cimentación, FB, usando la ecuación (4.91). En cada capa, determine si FB / T(N) >=  FS(P). Si FB / T(N)  < FS(P), la longitud de las tiras de refuerzo para una capa debe incrementarse. Esto incrementará el valor de FB y de FS(P), por lo que la ecuación (4.91) debe reescribirse como

donde L = longitud requerida para obtener el valor deseado de FB

10. Use la ecuación (4.89) para obtener el espesor de tirante para cada capa. Alguna tolerancia debe considerarse para el efecto de la corrosión en el refuerzo durante la vida de la estructura
 

11. Si el diseño no es satisfactorio, repita los pasos 2 al 10.

CIMENTACIÓN CORRIDA: Localización de la superficie de falla.

La figura 4.37 muestra una condición idealizada para el desarrollo de la superficie de falla en el suelo para la condición mostrada en la figura 4.36c. Ésta consta de una zona central (zona 1) inmediatamente abajo de la cimentación, que se asienta junto con la cimentación al aplicarse la carga. A cada lado de la zona 1, el suelo es empujado hacia afuera y hacia arriba; esta es la zona II. Los puntos A’,A’’´, A’’’, que definen las líneas límite entre las zonas I y II, se obtienen considerando la distribución del esfuerzo cortante τxz en el suelo causada por la carga de la cimentación. El término τxz se refiere al esfuerzo cortante desarrollado a una profundidad z por debajo de la cimentación a una distancia x medida desde el centro de línea de la cimentación. Si se efectúa la integración de la ecuación de Bousinnesq, τxz queda dacia por la relación

FIGURA 4.37 Mecanismo de falta bajo una cimentación soportada por tierra armada [parte (b) según Binquet y Lee, 1975b]

La variación de τxz a cualquier profundidad z se muestra por las líneas interrumpidas en la figura 4.37a. Los puntos A‘ y B’ refieren a los puntos en que el valor de es máximo en z = z1. Similarmente, A” y B” se refieren a los puntos en que τxz es máximo en z = z2. Las distancias x =  X0 en que el valor máximo de τxz ocurre, toma una forma adimensional y se muestran en la figura 4.37b.