Cimentaciones en Ingeniería Civil

Vista previa del material en texto

FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
1 
 
CIMENTACIONES 
 
La cimentación es el conjunto de elementos estructurales cuya misión es 
transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este 
al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni 
produzcan cargas zonales. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, 
menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el 
suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos 
soportados. 
 
 
 
La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la 
superestructura. 
 
 
 
https://4.bp.blogspot.com/-7m06Y1xCAE0/WOxZ7ItRaJI/AAAAAAAARbU/KXaTLXmCG8UnsjGXQB3U7KLyn7sDqijEwCLcB/s1600/tramitir+las+cargas+a+la+cimentacion.gif
https://3.bp.blogspot.com/-nblBmyrtBp4/WOxY2w1E_cI/AAAAAAAARbM/hAlwr01T6-of1Ycb5IcHqgLRovYFkRgdwCLcB/s1600/cimentaciones.jpg
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
2 
 
 
Propósitos: 
- Ser suficientemente resistentes para no romper por cortante. 
- Soportar esfuerzos de flexión que produce el terreno, para lo cual se 
dispondrán armaduras en su cara inferior. 
- Acomodarse a posibles movimientos del terreno. 
- Soportar las agresiones del terreno y del agua y su presión, si las hay. 
 
Tipos de cimentación.- 
 
La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características 
mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, 
posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A 
partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la 
homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. 
Hay dos tipos fundamentales de cimentación: directas y profundas. 
Cimentaciones directas.- 
 
Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, 
por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de 
importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la 
carga se reparte en un plano de apoyo horizontal. 
 
Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo 
de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar. 
 
a) Zapatas aisladas.- 
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de 
elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata 
amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la 
carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar 
un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, 
aunque cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son 
adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas 
en las que se asienten más de un pilar. 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
3 
 
 
 
 
https://2.bp.blogspot.com/-oKRJUjdd78E/WOxcni5iZZI/AAAAAAAARbo/UoVOgQcZKA8HzhdqaT6tbRetN5dbD7-_wCLcB/s1600/cimentacion+zapata+aislada.jpg
https://4.bp.blogspot.com/-h5EPkKZdRjQ/WOxcnp3teFI/AAAAAAAARbk/nwQPUQPSX2cH-hk3sc-KynfokD3bA7R6gCLcB/s1600/zapata+aislada.jpg
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
4 
 
 
b) Zapatas combinadas o corridas.- 
Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran 
muy próximas o incluso se solapan. Las causas que originan esta situación son 
varias: la proximidad de los pilares, la existencia de fuertes cargas concentradas 
que pueden dar lugar a elevados asientos diferenciales, la escasa capacidad 
resistente del terreno o la presencia de discontinuidades en este. Si el número de 
pilares que soporta es menor de tres se denominan combinadas y corridas en caso 
contrario. También se utilizan para apoyar muros con capacidad portante (muros 
de carga o muros de contención de tierras) ya tengan o no soportes embutidos en 
cuyo caso la anchura de la zapata puede ser variable. 
 
 
 
 
 
c) Losas de cimentación.- 
Una losa de cimentación es una placa flotante apoyada directamente sobre el 
terreno. La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los 
anteriores cuando la superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado 
represente un porcentaje elevado de la superficie total. La losa puede ser maciza, 
aligerada o disponer de refuerzos especiales para mejorar la resistencia a 
punzonamiento bajo los soportes individualmente (denominados pedestales si 
están sobre la losa y refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras). 
https://2.bp.blogspot.com/-ElM9ZcEOfkc/WOxfOLhVGnI/AAAAAAAARb0/W6AijXEDw3Mm5aPQAApqV1yQMkzJ0ngCgCLcB/s1600/cimentaciones+tipos.jpg
https://2.bp.blogspot.com/-vJA8_zYFCHY/WOxfOcqW5RI/AAAAAAAARb4/4JTdjsfVRLsK-TPdQMRCVPJ-lxUOvOtlgCLcB/s1600/zapata+corrida.jpg
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
5 
 
 
 
 
 
En particular, también cabe emplear este tipo de cimentaciones cuando se 
diseñan cimentaciones “compensadas”. En ellas el diseño de la edificación 
incluye la existencia de sótanos de forma que el peso de las tierras excavadas 
equivale aproximadamente al peso total del edificio; la losa distribuye 
uniformemente las tensiones en toda la superficie y en este caso los asientos que 
se esperan son reducidos. Si el edificio se distribuye en varias zonas de distinta 
altura deberá preverse la distribución proporcional de los sótanos así como 
juntas estructurales. 
 
 
 
 
 
https://3.bp.blogspot.com/-2aFzJDV-vY0/WOxh4zzejaI/AAAAAAAARcE/RuXESKe6bvEJDQFLmb3fyFpX5WKuy8usQCLcB/s1600/losa+de+cimentacion2.jpg
https://3.bp.blogspot.com/-ZjeOGksl1RA/WOxh5kd0ZeI/AAAAAAAARcI/a-Q1MBC06ZEH0KMwAzfzSdBVOel4dATdgCLcB/s1600/losa+de+cimentacion3.jpg
https://2.bp.blogspot.com/-Go1-l4m__fo/WOxivW-yLWI/AAAAAAAARcQ/NcxywDkmaZkEsTg-K3Q9kB0Yk-B7zvZawCLcB/s1600/losa+de+cimentacion+4.PNG
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
6 
 
Cimentaciones Profundas.- 
Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar 
las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la 
cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer 
sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande 
para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas 
son: 
Pilotes.- son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de 
desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta 
en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de 
madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón. 
 
 
Los pilotes tienen tres partes: punta, fuste y encepado o apoyo. Su modo 
de trabajo depende de la naturaleza del terreno y de la profundidad a la que 
se encuentre un estrato resistente. 
 
https://3.bp.blogspot.com/-HGJltDJKpbA/WOxrj6e1-mI/AAAAAAAARcw/VmAOQ33Zug042RQczXhcOTHU2CtaSExcACLcB/s1600/tiipos+de+pilotes.jpg
https://4.bp.blogspot.com/-1mbxakh1JHQ/WOxrijbB5HI/AAAAAAAARck/Qtvxk5lc5Xs1Mb46dGzf79RWCKM88troACLcB/s1600/pilotes+como+funcionan.PNG
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
7 
 
 
Cuando no resulta técnica o económicamente viable alcanzar un estrato 
con resistencia adecuada se diseñan los pilotes para su trabajo por fuste, en 
cuyo caso se denominan flotantes, y transmiten la carga al terreno por 
rozamiento. Si existe la posibilidad de llegara una zona de mayor resistencia se 
considera que el pilote trabaja por punta, con contribución o no del fuste. 
 
 
 
https://2.bp.blogspot.com/-h6xrJEXQGyw/WOxrj5iWouI/AAAAAAAARcs/p019Vbt0rtgUSlLE92uwzdLeKBaO5s5BACLcB/s1600/tipos+de+pilotes.gif
https://3.bp.blogspot.com/-EBMRF85uIFA/WOxrjiTVzDI/AAAAAAAARco/xmyD8MDVeA8uOhl_W-nUmJlFAWJyGwdzACLcB/s1600/pilotes+instalacion+zapata.jpg
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
8 
 
 
 
 
Cimentaciones de Estructuras Sismorresistentes.- 
Cargas que debe trasmitir la cimentación al terreno. Tipos 
de terrenos. Efectos de las acciones dinámicas del sismo. 
Momento de Vuelco. Incremento sísmico. Interacción 
Suelo-Estructura. Clasificación de las fundaciones. Zapata 
aislada. Zapata medianera. Zapata corrida. Viga de 
fundación. Platea de fundación. Pozo de fricción o Pilarote. 
Pilotes, de fricción y de punta. Prevenciones en suelos 
potencialmente licuables. 
Cargas que debe trasmitir la cimentación al terreno.- 
 
Cuando se habla de cimentaciones se habla también de la 
parte más importante de una construcción y a la cual no debe 
ahorrarse ni materiales ni cuidados, pues a su deficiencia se 
deben siempre las grietas producidas al recibir una 
cimentación una carga superior a su capacidad resistente. Es 
un grave error reducir, por economía, las dimensiones, 
calidad y proporciones de los materiales a emplear en las 
fundaciones por cuanto será muy costoso pretender subsanar 
https://1.bp.blogspot.com/-tcplJa6FPjw/WOxriGy91KI/AAAAAAAARcg/G5jRJGCULGgLs-Hud0P_BFTZi9E1EO8RwCLcB/s1600/funcion+del+pilote.jpg
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
9 
 
los defectos originados por estas deficiencias, lo cual no se 
logrará sin recurrir al refuerzo de los cimientos construídos 
defectuosamente, con el consiguiente incremento del costo 
original de la estructura. 
La función de una cimentación ante un sismo es brindar al 
edificio una base rigida y capaz de trasmitir al suelo las 
acciones que se generan por la interacción entre los 
movimientos del suelo y de la estructura, sin que se 
produzcan fallas o deformaciones excesivas en el terreno. 
 
 De una fundación correcta depende el éxito de una 
estructura. La cimentación de un edificio debe cumplir con: 
 
 Trasmitir al terreno las cargas estáticas. 
 Trasmitir las cargas dinámicas. 
 Dimensiones ajustadas a la capacidad de 
resistencia del suelo en el tiempo. 
 Que los asentamientos no superen los 
límites admisibles. 
 Prevenir los asentamientos por 
sobreconsolidación. 
 Prevenir la licuefacción del suelo en caso 
de sismos. 
Trabajar en conjunto, limitando los 
desplazamientos diferenciales, horizontales y 
verticales, entre los apoyos. 
 
Cuando es factible elegir el sitio donde se ubicará el edificio, 
es conveniente un lugar de terreno firme, libre de problemas 
de las amplificaciones locales del movimiento del terreno 
que suelen presentarse en los terrenos blandos, y de 
asentamientos excesivos y pérdida de capacidad de apoyo 
que ocurre en alguna arenas poco compactas con un sismo. 
 
Tipos de terrenos.- 
 
Los terrenos que pueden encontrarse al proyectar una 
cimentación se pueden clasificar en: 
 
Terreno vegetal.- 
Es un tipo de terreno absolutamente prohibido para cimentar 
una estructura, por pequeña que sea. Se exige siempre su 
remoción o excavación total hasta alcanzar el terreno 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
10 
 
natural. Se entiende por terreno vegetal a la capa o porción 
donde alcanza la vida de los vegetales de superficie, o en la 
que se encuentren las raices de los mismos. Un sondeo nos 
indicará a que distancia de la superficie dejan de encontrarse 
raices vegeatles, vivas o en descomposición, y así, conocer 
exactamente hasta donde debe excavarse para remover la 
capa de suelo vegetal. 
 
Rellenos.- 
 Esta clase de terrenos, realizados siempre por intervención 
humana, se comporta de forma parecida al terreno vegetal. 
Por la gran reducción de huecos que sufre en el transcurso 
del tiempo, al irse ocupando los huecos grandes con los 
áridos que de las partes superiores van arrastrando las aguas, 
y por su falta de homogeneidad, sufren asientos grandes y 
desiguales, siendo necesario, por ello, profundizar las 
cimentaciones hasta que alcancen el terreno natural. El 
relleno se reconoce con facilidad porque en el se encuentran 
restos de mampostería, mortero,otros restos de obras, o bien 
cenizas u otros residuos de materia orgánica, según su origen 
sea de demoliciones o de residuos urbanos. Su 
estratificación “caprichosa” o irregular es, asimismo, 
inconfundible. 
Es posible que en algunos casos no se pueda identificar el 
relleno, en el caso de terrenos terraplenados, en ese caso 
debe apelarse a los especialistas en mecánica de suelos para 
conocer el nivel del terreno natural y su resistencia. 
 
Terrenos naturales.- 
 Prescindiendo de los terrenos formados por rocas óptimas 
para cimentar podemos dividirlos en dos grandes 
grupos, arcillosos y arenosos. 
 
Suelos Arcillosos.- 
En mecánica de suelos se define como arcilla a las partículas 
de cualquier sustancia inorgánica menores a 0,02 mm., 
tamaño para el cual empiezan a tener influencia las acciones 
fisicoquímicas. Los terrenos arcillosos son en principio, los 
más peligrosos para cimentar. En ellos se pueden producir 
grandes asientos en un largo o aun larguisimo plazo de 
tiempo, y es en los que el conocimento de su 
comportamiento bajo cargas ha progresado más en los 
últimos años. Experimentalmente se determinó que el 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
11 
 
tiempo de asentamiento de los estratos arcillosos es 
proporcional al cuadrado de su espesor es decir, que si por 
ejemplo la fundación de un edificio descansa sobre un 
estrato de 2 metros de espesor y el asiento se produce en 
cuatro años, esta duración seria de 16 años si el espesor fuera 
de cuatro metros y de 100 años si el espesor fuera de diez 
metros. Si el espesor del estrato arcilloso es de muchos 
metros, hecho que se ha comprobado en algunos edificios 
famosos como el Duomo de Koenigsberg que 500 
años despues de haber sufrido un cedimiento de 180 cm no 
ha llegado aún a su posición de equilibrio. Otro edificio 
conocide que ha sufrido el mismo fenómeno es la célebre 
Torre de Pisa, que recientemente ha sido consoliadada y 
reforzada en su cimentación. En este tipo de terrenos las 
pruebas de carga son inútiles para conocer su 
comportamiento. 
Lo que más influye en la duración del asentamiento es el 
contenido de agua del estrato y su permeabilidad, así como 
la del terreno adyacente, pues si una arcilla con un elevado 
contenido de agua es sometida a una carga, su asentamiento 
instantáneo es casi nulo, ya que el agua ( que es 
incomprensible ) es quien soporta la carga. La presión hace 
que el agua trate de fluir desocupando los huecos que ocupa 
la arcilla, pero este fluir es lento y dificultado cuanto más 
impermeable es el estrato, por lo que se comprende que en 
terrenos de arcilla muy pura y gran espesor el equilibrio 
demore muchos años en ser alcanzado. 
De lo dicho deducimos que puede cimentarse en terrenos 
arcillosos, pero cuidando que las cargas estén 
uniformemente repartidas en la planta del edificio, dando a 
las bases las dimensiones necesarias para que la carga por 
unidad de superficie sea la misma 
 
Suelos arenosos.- se incluyen en esta categoría no solo los 
terrenos formados por partículas de tamañosuperior a las 
partículas de arcilla, sino los que contengan cantidad o 
porcentajes de arcilla inferior al volumen de huecos que 
dejan las partículas de mayor tamaño, pues su 
comportamiento será como un suelo arenoso. La aplicación 
de las cargas en estos terrenos produce rápidamente un 
asiento, que termina cuando se llega a la posición de 
equilibrio. Según las cargas a que están sometidos, son los 
asientos que se producen. Estos son inversamente 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
12 
 
proporcionales al tamaño del árido, aumentando con el árido 
de menor tamaño. No pueden darse datos ni resultados 
prácticos debido a la gran variabilidad de clases de terrenos 
que pueden presentarse, pero todos ellos son buenos para 
cimentar. En este tipo de terreno puede realizarse una prueba 
de carga, sobre la mayor superficie posible para conocer el 
asiento. 
 
De lo anterior vemos que el comportamiento del suelo es 
complejo y no se puede manejar con una simple planilla 
como ocurre con los otros materiales. Toda estructura se 
divide en dos partes fundamentales, la que está sobre el 
suelo y la que está debajo del suelo, diferentes y que deben 
diseñarse razonamientos diferentes. 
 
Cargas admisibles.- 
 para el diseño de una cimentación debemos conocer la 
capacidad de carga del terreno, esta capacidad se determina 
generalmente mediante ensayo del suelo. La carga admisible 
depende de los siguientes elementos: 
 
 Del tipo de terreno. 
 De la construcción en si y su conjunto. 
 De los asientos que se pueda producir. 
 De las dimensiones de la cimentación. 
 Del tiempo de carga en la construcción. 
 De las vibraciones que puedan acfectar. 
 
La carga admisible depende de los asientos, que deben ser 
compatibles con la capacidad de deformación de la 
estructura, o depender unicamente de condiciones de 
resistencia. En este caso, es el cociente entre la carga de 
rotura del terreno y el coeficiente de seguridad. 
Como coeficiente de seguridad es habitual considerar 3 para 
la combinación más desfavorable de las acciones de peso 
propio, sobrecarga normal de uso y viento; y 2 para la 
combinación más desfavorable de las acciones de peso 
propio, sobrecargas máximas, viento y sismo. 
 
Asientos admisibles.- 
 Los asientos admisibles son los asientos (totales y 
diferenciales ) máximos que tolera la estructura, incluyendo 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
13 
 
entrepisos y tabiques, sin que se produzcan daños, como 
fisuras, descensos o giros que inutilicen la obra. 
Definimos como distorsión angular al cociente entre el 
asentamiento diferencial entre dos columnas vecinas y la 
distancia entre ejes. Se acepta que si la distorsión es menor 
a 1/500 no aparecen fisuras en los muros de cierre; que hasta 
1/360, se produce sólo una ligera fisuración en los 
cerramientos; hasta 1/250 no es visible a simple vista; para 
1/180 pueden aparecer lesiones en la estructuras de 
hormigón armado; y para 1/150 pueden dañarse las 
estructuras metálicas. Las estructuras metálicas admiten, en 
general, mayores deformaciones que las de hormigón, 
aunque las de hormigón armado tienen un mejor 
comportamiento frente a las deformaciones lentas debido a 
la fluencia del hormigón. 
Para evitar los asientos diferenciales debe procurarse que la 
tensión del terreno bajo las zapatas sea la misma. Sin 
embargo, como el terreno no es de calidad uniforme, hay 
inevitablemente asientos diferenciales que pueden alcanzar 
a 2/3 del asiento total. Puede admitirse un asentamiento total 
entre 2 y 4 cm para estructuras con mampostería, y entre 4 y 
7 cm para estructuras con pórticos de hormigón armado o 
metálico. 
 
 
El asentamiento total depende, entre otros factores, de: 
 La distribución de los distintos estratos de suelo y 
sus espesores, que detrermina por medio de sondeos. 
 Las características geotécnicas de cada suelo, en 
especial el índice de poros y el coeficiente de 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
14 
 
compresibilidad, que se conocen por medio de ensayos ( 
para arcillas ). 
La distribución de tensiones y el valor de la tensión máxima. 
 
Efectos de las acciones dinámicas del sismo.- 
 La respuesta de una estructura que está sometida a un sismo, 
depende de las características dinámicas de la estructura y 
de las características del sismo. Estas últimas dependen de 
las propiedades dinámicas del terreno de fundación y la 
distancia al epicentro. Del tipo de terreno dependen las 
frecuencias predominantes en las ondas del sismo y la 
distancia es importante porque las frecuencias más altas se 
van atenuando a medida que la distancia al foco es mayor. 
 
 
Es evidente que la naturaleza del terreno tiene una gran 
importancia en los colapsos de estructuras durante los 
terremotos. Se ha observado en general, que en suelos 
firmes. Las construcciones han sufrido menos daños que las 
estructuras cimentadas en suelos blandos. Pero por otro 
lado, se han reportado casos en que construcciones situadas 
en terrenos blandos han sufrido menos daños que otras 
ubicadas en terrenos firmes. Por ello se recomienda emplear 
estructuras flexibles en suelos firmes y estructuras rígidas en 
suelo blando, a pesar de que esto ocasiona problemas de 
cimentación para las estructuras rígidas apoyadas en suelo 
blando. 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
15 
 
Un factor a considerar es que la correlación entre el daño y 
la duración del sismo es mayor en los suelos blandos. 
 
Momento de Vuelco. Incremento Sísmico.- 
El momento de vuelco se crea en cada nivel del edificio por 
una fuerza horizontal. Este efecto produce esfuerzos axiales 
en columnas y tabiques, así como fuerzas adicionales ( 
traccionando o comprimiendo ) en la cimentación. 
 El momento de vuelco en el nivel i, es el momento de 
todas las fuerzas Fsi actuantes por sobre el nivel i. Se calcula 
con las siguientes fórmulas: 
 
 Msi = S ( Fsjx( hj - hi )) (a) 
 en la fórmula (a) se utilizan las fuerzas sísmicas que 
actúan en cada piso y las alturas de cada entrepiso al nivel 
de referencia. 
 Se puede usar una expresión con los cortes 
sísmicos calculados para cada entrepiso, usando la fórmula: 
 
 Msi = S ( Tsjx( hj - hj-1 )) (b) 
 
El incremento símico es la fuerza, de tracción o de 
compresión que se genera en un muro, tabique o 
principalmente en las columnas externas de un pórtico por 
la acción de las fuerzas horizontales que son absorbidas por 
el elemento sismo resistente. 
 
Interacción Suelo-Estructura.- 
 
Uno de los objetivos en la determinación de las propiedades 
de esfuerzo-deformación de los suelos es el uso de estas 
propiedades mecánicas, para estimar desplazamientos 
verticales y horizontales en la masa del suelo cuando éste se 
somete a un incremento de esfuerzo. En la interface de la 
estructura de cimentación y el suelo se originan 
desplazamientos debido a las cargas que transmite la 
cimentación dando lugar a desplazamientos totales y 
diferenciales. Los desplazamientos diferenciales de la 
estructura deberán ser iguales a los originados en la superficie 
de apoyo de la cimentación. Así pues, la estructura de la 
cimentación junto con las cargas que obran sobre ella y las 
reacciones que se provocan en el suelo se sujetará a una 
FUNDACIONES IUNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
16 
 
determinada configuración, igual a la que el suelo adoptará 
debido a las reacciones que éste 
Aporta a la estructura de cimentación para su equilibrio. La 
configuración de esfuerzos y deformaciones en la superficie 
de contacto dependerá de la rigidez de la estructura de la 
cimentación, de la deformabilidad del subsuelo y de la 
distribución de cargas que se apliquen sobre a estructura de la 
cimentación. 
 
 
La interacción entre la estructura de cimentación y el suelo 
consistirá en encontrar un sistema de reacciones que aplicadas 
simultáneamente a la estructura de cimentación y a la masa 
del suelo produzcan la misma configuración de 
desplazamientos diferenciales entre los dos elementos. El 
procedimiento de establecer las expresiones de 
compatibilidad para el cálculo de los esfuerzos de contacto se 
designará en adelante por ISE, esto es, Interacción Suelo-
Estructura. Para lograr lo anterior, será necesario basarse por 
un lado en las leyes físicas que rigen el comportamiento de la 
masa del suelo y por el otro en los procedimientos nominales 
de cálculo estructural en la determinación de fuerzas y 
deformaciones, tomando en cuenta las propiedades mecánicas 
del material del cual será construida la estructura de 
cimentación. 
 
Es obvio que la masa del subsuelo donde se apoya la 
estructura de cimentación no se puede simplificar 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
17 
 
suponiéndola constituida de elementos aislados, si se quiere 
obtener buena precisión en los cálculo. Será necesario tratar 
a la masa del suelo como un medio continuo en donde la 
acción en un punto i de la masa ejerce su influencia en otro 
punto j de ella. Así pues, para el cálculo de esfuerzos en la 
masa del suelo hacemos uso de la Teoría de Elasticidad, o 
alguna de sus modificaciones; aun cuando sabemos que el 
suelo no es elástico sino más bien es elástico-plástico y 
viscoso. El cambio de esfuerzos dentro de cierto rango, en 
general, no es tan grande que no se pueda operar con las 
propiedades secantes de esfuerzo-deformación. Lo anterior 
trae como consecuencia el tener que estimar de antemano el 
nivel de esfuerzos y el cambio de éstos para asignar las 
propiedades mecánicas del material que deberán ser utilizadas 
en el cálculo. Lo cual implica, si se requiere aumentar la 
precisión, el tener que efectuar varios ciclos de cálculo hasta 
lograr la compatibilidad de las fuerzas y las deformaciones 
utilizando las propiedades mecánicas de esfuerzo-
deformación del suelo. Desde el punto de vista de ingeniería 
práctica de cimentaciones, en la mayoría de los casos es 
suficiente estimar el nivel de esfuerzos y los cambios 
probables de éstos para elegir las propiedades mecánicas a 
usar en ISE. 
 
La rigidez de la estructura de cimentación y la contribución 
que a ésta le pueda aportar la superestructura es importante. 
Lo cual implica tener que conocer de antemano la geometría 
y propiedades de los elementos que la forman. La 
incertidumbre que existe cuando las estructuras de 
cimentación se construyen de concreto armado es conocer su 
módulo de deformación unitaria, el cual es bien sabido 
aumenta con el tiempo, (Zeevaert, 1975). Así pues, podría 
aseverarse que la ISE de una estructura recién construida es 
diferente a medida que pasa el tiempo y no es sino hasta que 
ha transcurrido un tiempo suficiente para el cual ya no 
aumentan las deformaciones plasto-viscosas del concreto 
cuando la configuración alcanzará una posición estable. En lo 
que respecta al suelo y principalmente a suelos arcillosos y 
saturados donde se presentan propiedades dependientes del 
tiempo podrá decirse que los esfuerzos de contacto también 
varían en función del tiempo haciendo cambiar los elementos 
de estabilidad de la estructura de cimentación. 
 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
18 
 
Aun más, se puede decir que para la elección correcta y 
cálculo racional de una cimentación es también necesario 
considerar las condiciones y fuerzas ambientales. Así pues, es 
necesario conocer la estratigrafía del lugar y en particular de 
la zona en cuestión, las condiciones hidráulicas que rigen en 
el momento y los cambios probables que podrían suscitarse 
en el futuro. Conociendo la estratigrafía y las características 
de los sedimentos que la constituyen en varios lugares, se 
podrá conocer la variación probable de las propiedades 
mecánicas de los sedimentos en el área de la cimentación. El 
ingeniero de cimentaciones se ve en la necesidad de hacer 
hipótesis de trabajo simples y conservadoras que le permitan 
el cálculo de ISE con las herramientas de que dispone. En toda 
forma deberá conocer como mínimo las propiedades 
esfuerzo-deformación-tiempo para cada uno de los estratos 
que forman el subsuelo y hasta una profundidad a la cual ya 
no le afecten en sus cálculos de ISE. En regiones sísmicas o 
de vientos de alta velocidad, deberán establecerse 
modalidades en el diseño de las cimentaciones que permitan 
hacerlas menos vulnerables a estas fuerzas, especialmente 
cuando se trata de cimentaciones con pilas o pilotes. En el 
caso de sismos en donde el movimiento se transmite del suelo 
a la cimentación, será necesario conocer las propiedades 
dinámicas de los sedimentos para estimar el comportamiento 
del subsuelo y la forma en que el movimiento se transmite a 
la cimentación y los efectos de interacción que se generan. 
Para el caso de viento u otras fuerzas transitorias, será 
necesario conocer las propiedades esfuerzo-deformación para 
cargas aplicadas en períodos cortos y muy cortos, y para las 
cuales no se permite la deformación visco-plástica del 
material. 
 
 
 
Clasificación de las fundaciones.- 
 
Las fundaciones pueden clasificarse de la siguiente forma: 
 
 
 
 Zapata corrida 
 Zapatas centrada 
 
 
 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
19 
 
 
Fundaciones superficiales.- 
 Zapata medianera 
 Vigas de fundación 
 Plateas de fundación 
 Strauss 
 Hormigón Franki 
 Premoldeados 
 
Fundaciones Profundas.- 
 Metálicos 
 Madera 
 Pilarotes 
 
 
 
Base centrada.-} 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
20 
 
Zapata medianera.- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDACIONES I UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA-INGENIERIA CIVIL 
21 
 
Pozo de fricción, Pilotes, de fricción y de punta.-