4.3 CIMENTACIONES EN TALUDES

Meyerhof estudia el caso de cimientos poco profundos construidos en taludes, combinando su propia teoría de capacidad de carga con los estudios referentes a la estabilidad de aquellos. Se consideran dos casos diferentes para el cimiento; en el primero el cimiento esta colocado sobre la ladera del talud, en tanto que el segundo esta sobre la corona del terraplén, pero a distancia. Desde luego, en ambos casos, la amplitud de las zonas plásticas es menor que la que se tiene en un cimiento situado sobre un terreno horizontal, razón por la cual la capacidad de carga influenciada por el talud siempre será menor. Los dos casos anteriores se estudian suponiendo el talud formado por material puramente cohesivo o por material puramente friccionante. Ya se vio, que, según Meyerhof, la capacidad de carga del suelo puede expresarse como

qc=c N cq+12γB N γq

En la figura, aparece una grafica que da los valores de N cq para el caso de taludes en materiales puramente cohesivos, en cuya ladera se ha alojado un cimiento continuo. El factor N cq es función del numero de estabilidad del talud

N8=γHc

En que H es la altura del talud y las demás letras tienen los sentidos usuales en cuestión de capacidad de carga; también depende N cqde β, ángulo de inclinación del talud y de la relación D/B, de la profundidad menor de desplante al ancho del cimiento. En la misma figura aparece otra grafica que proporciona el valor del factor N γq, que rige la capacidad de carga de un cimiento continuo colocado en la ladera un talud constituido por material puramente friccionante.Este factor depende del ángulo de fricción, ∅ , de la inclinación del talud, β , y, otra vez, de la relación D/B. En ambos casos la línea llena se refiere al valor D/B=0 y la punteada a D/B = 1.

Grafica que da los valores de N cq; taludes en materiales puramente cohesivos, en cuya ladera se ha alojado

un cimiento continúo.

En las graficas se observa que para un cierto valor de N8 ,la capacidad de carga disminuye con el ángulo del talud, β ,y al crecer el valor de N8 por aumentar la altura de talud, la capacidad de carga disminuye rápidamente.

En taludes de suelo puramente friccionante el valor de N γq disminuye al disminuir el ∅ , lo cual es de sentido evidente y disminuye cuando β crece, observándose que aun para el caso D/B = 0, desplantando el cimiento en un talud cuya inclinación será critica (β=∅ ), el sistema conserva una capacidad de carga.

Grafica análoga para cimientos en la corona del talud, pero relativamente cerca del Borde de éste.

Se presentan dos graficas, una que da N cq , en el caso de cimientos largos sobre taludes en materiales puramente cohesivos y para el factor N γq, relativo a taludes formados por suelos puramente friccionantes.

En el caso de taludes cohesivos el valor de N cq ,depende del numero de estabilidad del talud,N3, de su inclinación β, de la relación D/B y de la distancia del borde del talud, b, a que se esta haciendo referencia. Las líneas llenas y punteadas tienen el mismo sentido ya visto.

El factor N γq, que rige la capacidad de cimientos sobre taludes friccionantes, depende del ángulo de friccion interna, ∅ , del ángulo del talud, β, de la relación D/B y de la relación b/B.

4.4 cimentaciones compensadasCompensación total

“El peso de la estructura es igual al de la tierra excavada”

Se trata de desplantar a una profundidad tal que el peso, de la tierra excavada iguale al peso de la estructura, de manera que al nivel de desplante el suelo, no sienta la substitución efectuada por no llegarle ninguna presión en añadidura a la originalmente existente.

Este tipo de cimentación exige, por supuesto que las excavaciones efectuadas no se rellenen posteriormente, lo que se logra o con losa corrida en toda el área de cimentación o construyendo cajones huecos en el lugar de cada zapata. El primer tipo de cimentación es usual en edificios compensados, el segundo en puentes, por ejemplo.

Las cimentaciones compensadas han sido particularmente utilizadas para evitar asentamientos en suelos altamente comprensibles, pues teóricamente, los eliminan por no dar al terreno ninguna sobrecarga.

Sin embargo, como el proceso de carga no es simultáneo con el de descarga, resultado de la excavación, tienen lugar expansiones en fondo de ésta, que se traducen en asentamientos cuando, por efecto de la carga de la estructura, dicho fondo regrese a su posición original.

Cimentación compensada

También existe, por supuesto, la compensación parcial, en donde el peso de la tierra excavada compensa únicamente una parte de la estructura, en tanto que el restante se toma con pilotes o descanso sobre el terreno, si es que la capacidad de carga y la comprensibilidad de éste lo permiten.

4.5 Tipos de cimentaciones profundas

Los elementos que forman las cimentaciones profundas que hoy se utilizan más frecuentemente se distinguen entre sí por la magnitud de su diámetro o lado, según sea de sección recta circular o rectangular, que son las más comunes.

Los elementos muy esbeltos, con dimensiones transversales de orden comprendida entre 0.30 m y 1.0 m se denominan pilotes. La mayoría de los pilotes en uso tienen diámetros o anchos comprendidos entre 0.30 m y 0.60 m; pueden ser de madera, concreto o acero.

Los elementos cuyo ancho sobrepasa 1.0 m, pero no excede del doble de ese valor suelen llamarse pilas.

Los diámetros de los cilindros suelen oscilar 3.0 y 6.0 m, se construyen huecos para el ahorro de materiales y de peso, con un tapón en su punta y siempre se hacen de concreto. Los cajones tienen anchos similares, son huecos por la misma razón y se construyen con el mismo material.

Tipos de cimentaciones profundas

Pilotes Pila

Cilindro (corte) Cajón de 6 celdas (corte)

4.6 Desarrollo y uso de pilotes

Se usan los pilotes como elementos de cimentaciones cuando se requiere:

Transmitir las cargas de una estructura, a través de un espesor de suelo blando o a través de agua, hasta un estrato de suelo resistente, que garantice el apoyo adecuado.

Transmitir la carga un cierto espesor de suelo blando. Proteger estructuras marítimas, tales como muelles, atracaderos, etc.;

contra el impacto de barcos u objetos flotantes

Clasificación de pilotes

De punta De fricción Mixtos

El material del cual están hechos los pilotes: madera, concreto, de acero o de una combinación de estos materiales.

4.7 Hinca de pilotes

Aquellos pilotes prefabricados que se hinca en el terreno por medio de golpes dados por el martillo de una pilote adora o martinete.

Los pilotes de punta en especial, se apoyan en un estrato de suelo resistente, cuyo espesor y características han de ser cuidadosamente verificados en todas partes, pues cambios no previstos en espesor y resistencia han sido causa de numerosas fallas.