Diseñando la Fundación de un Edificio (Con Cálculos)

Después de leer este artículo, aprenderá acerca de: 1. Reparaciones de las fundaciones 2. Profundidad mínima de la fundación 3. Asentamiento 4. Grillage Foundation 5. Fundación de hundimiento.

Reparaciones de fundaciones:

Las caries, daños y reparaciones de cimientos no son eventos muy comunes en los edificios. En realidad, si se dañan cimientos como la parrilla y cimientos profundos como pilotes, balsas, pilotes con poco escariado, etc., todo el edificio se ve afectado y las reparaciones de estos cimientos rara vez son posibles.

Por lo tanto, el mantenimiento de estos cimientos para el mantenimiento, que no se puede generalizar, no se requiere a menos que en otros casos especiales donde una parte de los cimientos se haya dañado y requiera restauración.

Sin embargo, la descomposición y el daño se producen en otros cimientos de mampostería poco profundos, total o parcialmente, que requieren reparación y restauración.

Profundidad mínima de la fundación:

La base induce presión sobre el suelo debajo. Debido a la presión transmitida en el suelo, un ligero movimiento hacia abajo de la zapata desarrolla zonas totalmente plásticas y el suelo sobresale a ambos lados de la cimentación, lo que es una falla general de corte. Debido al desplazamiento del suelo desde abajo, se produce el asentamiento de la cimentación.

Para contrarrestar la agitación o el desplazamiento del suelo, se requiere cierta carga en la parte superior del suelo adyacente a la cimentación. El suelo sobre el lecho de cimentación proporciona carga en el suelo y lo mantiene en posición.

La fórmula de Rankine proporciona la mínima agitación del suelo:

donde, q = intensidad de carga en toneladas / m2

ϒ = peso unitario del suelo,

θ = ángulo de reposo del suelo.

Liquidación de la Fundación:

La liquidación de mampostería de poca profundidad o cimientos RCC de edificios a menudo se producen. La liquidación puede ser par o diferencial.

Causas

La liquidación de fundaciones puede deberse a:

a. Capacidad inadecuada de carga segura del suelo debajo de la cimentación,

segundo. El estrés excesivo de los ladrillos de la cimentación, que puede deberse a la trituración y al asentamiento,

do. Las debilidades locales, como la cavidad dejada en el ladrillo o los huecos en las juntas de mortero dejados inadvertidamente durante la construcción,

re. Exponer la cimentación debido a la excavación cerca de ella para colocar tuberías de drenaje y rellenar no se realiza correctamente y, por lo tanto, exponer la cimentación a la acción climática,

mi. La filtración de las tuberías de drenaje, del suelo o del agua o del subsuelo de la cara externa a la interna a través de la pared de la cimentación,

F. La cal que se usa en el mortero cede en el transcurso del envejecimiento, formando cavidades y, a veces, estas cavidades aumentan al proporcionar acceso a las ratas grandes normalmente clasificadas como roedores.

sol. Movimiento durante el terremoto,

h. Repetir el descenso y la elevación del nivel del agua subterránea,

yo. Vibración causada en el suelo por cualquier actividad en la vecindad.

j. Proporcionar menos profundidad de cimentación que la requerida según la fórmula de Rankine para la profundidad mínima de cimentación, y

k. Plantación de árboles cerca del edificio. Las raíces de estos árboles extraen la humedad del suelo y lo hacen susceptible de asentarse. Las raíces entran en la mampostería de la cimentación y causan grietas en ella, lo que lleva a un asentamiento de la cimentación. Los árboles no deben plantarse dentro de una distancia de la altura esperada del árbol de la estructura.

Fundación Grillage:

La base de Grillage es un tipo especial de zapata aislada que generalmente se proporciona para puntales muy cargados, especialmente en aquellos lugares donde la capacidad de carga del suelo es pobre. La profundidad de la cimentación se limita a 1, 0 ma 1, 5 m.

La carga de la columna o el montante se distribuye o se extiende sobre un área más grande por medio de capas o niveles de vigas, cada nivel se coloca en ángulo recto con el siguiente nivel. Toda la cimentación con viguetas está incrustada en concreto con una cubierta adecuada en todos los lados.

Los cimientos de la parrilla son de dos tipos según los materiales utilizados para su construcción:

a. Fundación de acero de rejilla,

segundo. Fundación de madera de la parrilla.

Los cimientos de la parrilla de madera se pueden usar debajo de las paredes.

Sin embargo, si la madera no está adecuadamente sazonada y tratada, podría sufrir una descomposición temprana, lo que requerirá su reemplazo y renovación. En los días actuales, los fundamentos de las parrillas de madera se están volviendo obsoletos debido a la falta de disponibilidad de madera y al costo prohibitivo.

Fundación de hundimiento:

Las reparaciones debidas al hundimiento de la cimentación son infrecuentes. Sin embargo, uno puede encontrar tales casos en la práctica. Después de determinar la causa de la falla y de acuerdo con la naturaleza y el tipo de construcción, el modo de reparación debería decidirse en cada caso.

Medidas preventivas contra la vegetación:

La vegetación es importante para la vida humana. Por lo tanto, la plantación de nueva vegetación y su mantenimiento es esencial. Pero a veces, la vegetación invita al peligro a las estructuras. La eliminación de la vegetación también causa no solo contaminación del medio ambiente, sino que también causa daños a las estructuras que se levantan.

yo. Cuando un edificio se basa en un suelo encogible, los árboles que crecen especialmente a los de crecimiento rápido no deben cultivarse a una distancia de la altura esperada del árbol.

ii. Si hay árboles viejos cerca de un edificio viejo, a una distancia de la altura del árbol, no se deben quitar todos de una vez en una sola operación. Si la remoción de árboles es inevitable, debe hacerse en etapas.

iii. Cuando un sitio que tiene suelo contraíble se ha desarrollado recientemente para la construcción de edificios al limpiar los árboles y la vegetación existentes, los trabajos de construcción no deben iniciarse hasta que el suelo que ha sido desecado por las raíces de los árboles se haya normalizado con respecto a su contenido de humedad.

Examen de la Fundación existente para verificar su capacidad y cómo fortalecerla si es necesario:

A veces, se hace necesario examinar los cimientos de un edificio existente para verificar si es seguro o si sería seguro agregar uno o más pisos a la estructura existente.

La sección de la cimentación se tendría que determinar ya sea obteniéndola del dibujo 'tal como está construido' o, en su defecto, exponiendo la cimentación excavando a los lados y tomando medidas.

El siguiente paso sería determinar la capacidad de carga del suelo cerca de la cimentación y en el nivel de base de la cimentación, teniendo debidamente en cuenta la sobrecarga del suelo.

La carga viva y muerta sobre la cimentación proveniente de la estructura existente, incluida la cimentación, debería ser calculada. La intensidad de la presión en el suelo debajo de la cimentación así evaluada debería compararse con la capacidad de carga segura del suelo.

Si la intensidad de la presión es menor que la capacidad de apoyo segura, la base es capaz de llevar más carga hasta que la intensidad de la presión permanezca dentro de la capacidad de soporte segura.

Ahora, se calcula la carga del piso adicional que se propone agregar y se verifica la sección de los muros de carga existentes con la reducción debida de la resistencia debido al envejecimiento de la estructura. Si se encuentra que la sección de la pared es segura y la base también es segura y la intensidad de la presión en el suelo debajo de la base se encuentra dentro del límite permitido, se puede construir el piso adicional propuesto.

Sin embargo, si se encuentra que la base es inadecuada, debería fortalecerse ampliando la base de la base, teniendo en cuenta el grado de desarrollo del bulbo de presión a continuación. El ensanchamiento de la base no es fácil, ya que agregar concreto a los lados de la base no lo haría monolítico con la base existente.

En tal caso, la solución sería proporcionar una nueva base de ancho y grosor requerido, preferiblemente de RCC, justo debajo de la existente. Alternativamente, la cimentación se puede bajar a un nivel, donde la capacidad de carga del suelo sería mayor y construir una cimentación completamente nueva.

En ambos casos, la cimentación existente tendría que ser liberada de la carga de la superestructura, ya que tendría que ser demolida. Esto se puede hacer por debajo de la fijación, es decir, insertando vigas (agujas) a través de la pared sobre la base. La carga completa de la estructura se llevaría así a las vigas insertadas y transmitidas al suelo a través de los soportes de los montantes o pilotes de las vigas.

Cuando la carga de la estructura existente se haya transferido con éxito, la base existente se abriría en la parte inferior y la nueva base se colocaría en segmentos. Alternativamente, la cimentación completa tendría que ser demolida y la cimentación nueva colocada a la profundidad deseada y la pared construida para conectar la pared existente.

Ejemplo 2.1 :

Se propone construir un piso adicional en un edificio de mampostería de dos pisos. ¿Cómo examinaría si la base existente es segura para el piso adicional? Se pueden suponer datos adecuados para el ancho de cimentación existente, la presión del rodamiento del suelo, la carga, etc.

Una sección propuesta del edificio de dos pisos se muestra en la Fig. 2.9. Peso de la cimentación sobre el suelo:

Peso de la losa RC = 0, 10 x 1 x 1 x 2, 400 = 240 kg / m ²

Peso del relleno o acabado = 0.025 x1 x 1 x 2.300 = 58 kg / m ²

Peso del yeso del techo = 0, 006 x 1 x 1 x 2, 300 = 14 kg / m ²

Terrazas de cal en el techo = 0, 10 x 1 x 2, 000 = 200 kg / m ²

Carga total de pisos y techo = 2 × 240 + 1 × 58 + 2 × 14 + 200 + 200 + 150 = 1, 116 kg / m ²

Como el tramo es de 3.000 mm, la carga en la pared desde los pisos y el techo será de la mitad del tramo = 0.5 x 3.0 x 1, 116 = 1, 674 kg / m

Peso total en el suelo de la cimentación existente = 3, 720 + 476 + 1, 674 - 5, 870 kg / m

Ancho requerido de la cimentación = 5, 870 / 10, 000 = 0.5870 m ó 600 mm.

La base de la cimentación existente con un ancho de 600 mm era segura. Peso del piso adicional, suponiendo que la altura del piso sea de 3.0 m y el espesor de la losa, la grada de cal, etc. sea la misma que la existente

Peso de la pared = 1 x 3.0 x 0.25 x 1.0 x 1.920 = 1, 440 kg / m

Carga muerta del techo RCC, acabado del piso y yeso del techo = 1 x1.5 × 1 x (240 + 58 + 14) = 468 kg / m ²

Carga en vivo 1 x1.5 × 200 = 300 kg / m

Carga adicional total = 1, 440 + 468 + 300 = 2, 208 kg / m

Carga total en la base con carga adicional = 5, 870 + 2, 208 = 8.078 kg / m

Ancho requerido para la cimentación = 8, 078 / 10, 000 = 0, 8078 m o 808 mm

La base existente de 600 mm de ancho será insegura. Proporcionar ancho de cimentación 900 mm.

Se proporcionaría una base de 900 mm de ancho y 200 mm de espesor de RCC en la parte inferior de la base existente.

La carga en el suelo se incrementará en 1 x 0.9 x 0.2 x 1 x 2, 400 = 432 kg / m

La carga total sería 8.078 + 432 = 8.510 kg / m

El ancho requerido de la cimentación = 8, 510 / 10, 000 = 0, 851 m o 851 mm

La base provista de 900 mm es segura.

Compruebe la profundidad de la fundación:

Según la fórmula de Rankine, la profundidad mínima requerida,

La profundidad de la cimentación provista = 3 x 0.15 + 0.20 = 650 mm, segura. La nueva base se proporcionaría debajo de la existente como se muestra en el boceto.

Si se comprueba que la base existente de hormigón de cemento está en mal estado, se demolería y eliminaría la misma y la brecha se llenaría con ladrillos con cemento de mortero 1: 4 de la misma dimensión después de colocar la nueva base de RCC .