PROGRAMA ANALITICO FUNDACIONES (CIV-250) 1. IDENTIFICACION Asignatura FUNDACIONES Código de asignatura(sigla) CIV-250 Semestre II Prerrequisitos CIV 220 Mecánica de suelos II Horas semanal (HS) HT 6 HP 2 LAB 0 THS 8 Créditos (CR) 4 Período académico II/2011 Docente ING. MARCOS MONFORT FLORES 2. JUSTIFICACION Los temas que se incluyen en esta asignatura introducen al estudiante de ingeniería civil a los conceptos fundamentales del análisis y diseño de fundaciones. El diseño de fundaciones para estructuras tales como edificios, puentes, presas y otro tipo de estructura requiere el conocimiento de factores como: La carga que será transmitida por la superestructura a la fundación; Los requisitos de reglamentos locales de construcción; El comportamiento esfuerzo deformación de los suelos que soportaran el sistema y las condiciones geológicas del suelo, siendo los dos últimos factores los más importantes ya que tienen que ver con la mecánica de suelos. El estudiante debe tener un buen conocimiento de los principios básicos de la mecánica de suelos. Asimismo, debe ser consciente de que los depósitos de suelo natural sobre los cuales las fundaciones se construyen, no son homogéneos en la mayoría de los casos. Se debe tener conocimiento pleno de la geología del lugar donde se realiza el proyecto, es decir, del origen y la naturaleza de la estratificación del suelo, así como de las condiciones del agua del subsuelo. La ingeniería de fundaciones es una combinación de mecánica de suelos, geología y un buen juicio derivado de experiencias del pasado. Hasta cierto punto, puede denominarse un arte. Para determinar que fundación es más económica, el estudiante debe considerar la carga de la superestructura, las condiciones del subsuelo y el asentamiento tolerable deseado. En general, las fundaciones de edificios, puentes y otros, puede dividirse en dos principales categorías: Superficiales y Profundas. Las Zapata aisladas, las zapatas para muros y las fundaciones a base de losas corridas, son superficiales.
En la mayoría de estas, la profundidad de empotramiento puede ser igual o menor a tres o cuatro veces el ancho de la fundación. Los trabajos con pilotes hincados y pilotes perforados son fundaciones profundas. Estas se usan cuando las capas superiores del suelo tienen poca capacidad de apoyo o carga y cuando el uso de fundaciones superficiales causara un daño estructural considerable y/o problemas de inestabilidad. Recientemente aumento el uso de de refuerzos en el suelo para la construcción y diseño de fundaciones, muros de contención, taludes de terraplenes y otras estructuras. Dependiendo el tipo de construcción en refuerzo es mediante el uso de tiras metálicas galvanizadas, geotextiles, geogrillas y geocompuestos. 3. OBJETIVOS GENERALES El estudiante a la conclusión del curso estará capacitado para: Determinar la carga que será transmitida por la superestructura a la fundación; conocer los requisitos de reglamentos locales de construcción; conocer el comportamiento esfuerzo deformación de los suelos que soportaran el sistema y las condiciones geológicas del suelo donde se realizara el proyecto. Analizar, diseñar y construir fundaciones superficiales y profundas. Buscar el sistema seguro y más económico de fundaciones. De acuerdo a los avances tecnológicos sabrá usar los métodos de refuerzos en el suelo para la construcción y diseño de fundaciones. 4. TEMATICO UNIDAD I: FUNDACIONES SUPERFICIALES: CAPACIDAD DE CARGA ULTIMA TIEMPO: 24 H OBJETIVOS ESPECIFICOS.- El estudiante a la conclusión de la unidad estará capacitado para: Saber que una fundación superficial para comportarse satisfactoriamente debe ser segura contra una falla por corte general del suelo que la soporta. Saber que la fundación superficial no debe experimentar un asentamiento excesivo. Saber determinar la carga por área unitaria de la fundación bajo la cual ocurre la falla por corte en el suelo. (Capacidad de carga ultima). 1. Introducción. 2. Concepto general. 3. Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi.
4. Modificacion de las ecuaciones de la capacidad de carga por nivel de agua freático. 5. Factor de seguridad. 6. La ecuación general de la capacidad de carga. 7. Efectos de la compresibilidad del suelo 8. Capacidad de carga de suelos estratificados. 9. Capacidad de carga de fundaciones sobre talud. 10. Capacidad de carga por sismo. 11. Capacidad de carga de fundaciones sobre suelo reforzado. 12. Prueba de carga en campo. UNIDAD II.- FUNDACIONES SUPERFICIALES: ASENTAMIENTOS TIEMPO: 12 H OBJETIVO ESPECIFICO.- Saber que el asentamiento de una fundación se divide en dos categorías principales: Asentamiento elástico inmediato y asentamiento por consolidación a lo largo del tiempo. Saber que para el cálculo de asentamiento de fundaciones se requiere estimar el incremento de esfuerzo vertical en la masa del suelo debido a la carga aplicada. : 1. Asentamiento elástico basado en la teoría de la elasticidad. 2. Asentamiento elástico de fundaciones sobre arcillas saturadas. 3. Asentamiento de suelo arenoso. 4. Asentamiento por consolidación. 5. Modificación Skempton Bjeerrum para asentamientos por consolidación. 6. Capacidad permisible de carga 7. Asentamientos tolerables en edificios. UNIDAD III.- FUNDACIONES SUPERFICIALES: AISLADAS, CONTINUAS, COMBINADAS, CONECTADAS Y PLACAS DE FUNDACION TIEMPO: 18 H Saber que las fundaciones superficiales, al igual que los restantes elementos estructurales de una edificación, deben satisfacer las exigencias de resistencia y estabilidad para cualquier combinación de las cargas exteriores actuantes previstas en el cálculo. 2. Zapatas aisladas.
3. Vigas riostras. 4. Zapatas continúas para muros. 5. Zapatas continúas para una fila de columnas. 6. Zapatas combinadas. 7. Zapatas combinadas rectangulares, trapeciales y escalonadas. 8. Zapatas conectadas. 9. Zapatas atensoradas y conectadas con viga cantiléver 10. Zapatas excéntricas balanceadas con contrapeso. 11. Placas de fundación. UNIDAD IV.- FUNDACIONES PROFUNDAS: PILOTES TIEMPO: 24 H Saber que el uso de fundaciones con pilotes es necesario para garantizar la seguridad estructural cuando: Los estratos superiores son compresibles y débiles para soportar la carga transmitida por la superestructura. Cuando las estructuras están sometidas a fuerzas horizontales. Ante la presencia de suelos expansivos y colapsables. Para estructuras como torres de transmisión, plataformas fuera de la costa y losas de sótanos debajo del nivel freático. Es estribos y pilas de puentes para evitar pérdida de capacidad de carga por erosión. 2. Tipos de pilotes y sus características estructurales. 3. Estimación de la longitud del pilote. 4. Instalación de pilotes. 5. Mecanismo de transferencia de carga. 6. Ecuaciones para estimar la capacidad de carga de un pilote. 7. Capacidad admisible de un pilote. 8. Pruebas de carga 9. Comparación de de la teoría con los resultados de las pruebas de carga en campo. 10. Asentamiento de pilotes. 11. Resistencia por tracción de pilotes. 12. Pilotes cargados lateralmente. 13. Formulas para el hincado de pilotes. 14. Fricción negativa. 15. Grupo de pilotes. 16. Eficiencia del grupo. 17. Capacidad ultima de un grupo de pilotes 18. Asentamiento por consolidación de un grupo de pilotes. 19. Asentamiento elástico de un grupo de pilotes. 20. Capacidad por levantamiento de un grupo de pilotes.
21. Cabezales. 22. Generalidades sobre cabezales. 23. Hipótesis fundamentales. 24. Distribución de cargas para pilotes en grupo. 25. Diseño de cabezales. UNIDAD V.- FUNDACIONES PROFUNDAS: PILAS PERFORADAS Y CAJONES TIEMPO: 12 H Saber que el uso de fundaciones con pilas perforadas y cajones tiene varias ventajas sobre los pilotes: Se usa una sola pila perforada en vez de un grupo de pilotes. Tienen alta resistencia a las carga laterales. Gran capacidad de carga vertical. 2. Tipos de pilas perforadas. 3. Procedimiento de construcción. 4. Mecanismo de transferencia de carga. 5. Estimación de la capacidad de carga. 6. Asentamiento de pilas perforadas bajo carga de trabajo 7. Capacidad de levantamiento de pilas perforadas. 8. Capacidad de carga lateral. 9. Cajones. 10. Tipos de cajones. UNIDAD VI.- MUROS DE CONTENCION TIEMPO: 12 H Saber que los muros de contención o sostenimiento de tierras cumplen la función de soportar el empuje temporal o permanente del suelo, cuando las condiciones naturales no permiten que la masa adopte su talud normal. Saber que el diseño de los muros de contención estables y seguros debe cumplir las siguientes condiciones: Que el muro debe ofrecer la necesaria resistencia estructural para soportar las solicitaciones debidas a los empujes impuestos; Que el muro debe cumplir los requisitos necesarios para evitar el volcamiento y el deslizamiento por efecto de cargas horizontales o inclinadas aplicadas sobre él; Que no deben superarse los valores admisibles de asentamientos bajo la presión del muro en el suelo de fundación, ni su falla por superar los esfuerzos limites.
2. Tipos de Muros de Contención. 3. Juntas de Construcción. 4. Drenajes en Muros. 5. Asentamientos y volcamientos de Muros. 6. Muros de gravedad y fricción. 7. Muros Colados 8. Muros de pilotes 9. Tablestacado 10. Muros de concreto proyectado. 11. Comportamiento de los muros de contención tipo pantalla. 12. Sistemas de anclajes. 5. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Clases en el aula: Exposiciones del profesor con apoyo del pizarrón Exposiciones del profesor con apoyo del proyector de acetatos Exposiciones del profesor con apoyo del proyector multimedia Preguntas y respuestas del profesor a los estudiantes y viceversa. Trabajos en grupos. Exposiciones de los estudiantes. Proyecciones de videos. Estudio de casos. 6. CRONOGRAMA 7. SISTEMA DE EVALUACION Normas de evaluación
Para tener derecho a examen final se requiere asistencia mínima del 65% a las clases teóricas y al 100% de las prácticas. Para la evaluación final se consideran los siguientes indicadores con sus respectivos ponderaciones: Primera prueba parcial 20% Unidades: I y II Segunda prueba parcial 20% Unidades III, IV y V Exámenes prácticos 15% Proyecto Final 20% Examen final 25% Todas las unidades Formas e instrumentos de evaluación Se realiza al inicio del semestre una evaluación diagnostica con el fin de medir el grado de homogeneidad de los conocimientos del grupo. Se hará un seguimiento continuo a los alumnos, tomando nota de su desenvolvimiento y participación para la evaluación parcial. La evaluación parcial consiste en una prueba teórica-practica escrita o un examen oral, dependiendo de la cantidad de alumnos del grupo. Es importante destacar que en cada prueba se verifica el cumplimiento de los objetivos. La evaluación final consiste en la verificación del logro de los objetivos mediante una prueba teórica-practica escrita o un examen oral, dependiendo de la cantidad de alumnos del grupo. Se realiza un proyecto electivo del alumno para el análisis y diseño de fundaciones para una estructura en particular. 8. BIBLIOGRAFIA. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica; Terzaghi y Peck. Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones; G.B. y G.F. Sowers. Mecánica de Suelos; Juárez Badillo y Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos, Cimentaciones y Estructuras de Tierra; G. Tschebotarioff. Mecánica de Suelos; Lambe y Whitman. Cimentaciones de estructuras; Clarence W. Dunham. Diseño y Construcción de Cimientos; M.J. Tomlinson. Publicaciones sobre: Muros de Sostenimiento, Plateas, Pilotes; P. Goldschmidt. Cimentaciones; Schulze Simmer.. Suelos Fundaciones y Muros; Dra. Ing. María Graciela Fratelli. Principio de ingeniería de Cimentaciones; Braja M. Das