Cálculo De Cimientos: Cómo Calcular La Capacidad Cúbica Y El Ancho De Una Casa Utilizando El Método De Suma, Volumen Y Calado Capa Por Capa, Cálculo De Vuelco

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 05:34

No importa qué tipo de paredes, muebles y diseño haya en la casa. Todo esto puede depreciarse en un instante si se cometieron errores durante la construcción de los cimientos. Y los errores se refieren no solo a sus características cualitativas, sino también a los parámetros cuantitativos básicos.

Peculiaridades

Al calcular la base, SNiP puede ser un asistente invaluable. Pero es importante comprender correctamente la esencia de las recomendaciones que se describen allí. El requisito fundamental será la completa eliminación del mojado y congelamiento del sustrato debajo de la casa.

Estos requisitos son especialmente relevantes si el suelo tiene una mayor tendencia a levantarse . Habiendo explorado la información exacta sobre el suelo en el sitio, ya puede consultar con seguridad los códigos y regulaciones de construcción: existen recomendaciones escrupulosas para la construcción en cualquier zona climática y sobre cualquier material mineral existente en la Tierra.

Debe entenderse que solo los profesionales pueden hacer una idea suficientemente correcta y profunda. Cuando el diseño de los cimientos lo llevan a cabo aficionados que intentan ahorrar en los servicios de los arquitectos, solo surgen muchos problemas: casas deformadas, paredes siempre húmedas y agrietadas, olores a humedad desde abajo, debilitamiento de la capacidad de carga, etc..

Un diseño profesional tiene en cuenta las propiedades de materiales específicos y las limitaciones financieras. Gracias a esto, le permite equilibrar la pérdida de fondos y los resultados obtenidos.

Un tipo

La estabilidad de los cimientos debajo de la casa depende directamente de su tipo. Existen requisitos mínimos claros para el desempeño de varios tipos de cimentaciones. Entonces, debajo de una casa con dimensiones de 6x9 m, puede colocar cintas de 40 cm de ancho, esto le permitirá tener un margen de seguridad doble en comparación con el valor recomendado. Si monta pilotes perforados, expandiéndose en la parte inferior a 50 cm, el área de un solo soporte alcanzará los 0.2 sq. m, y se necesitarán 36 pilotes. Solo se pueden obtener datos más detallados mediante el conocimiento directo de una situación específica.

¿De qué depende?

El diseño de cimientos, incluso dentro del mismo tipo, puede ser bastante diferente. El límite principal corre entre bases poco profundas y profundas.

El nivel mínimo de marcador está determinado por:

• propiedades del suelo;
• el nivel de las aguas en ellos;
• disposición de sótanos y sótanos;
• la distancia a los sótanos de los edificios vecinos;
• otros factores que los profesionales ya deberían considerar.

Al utilizar losas, su borde superior no debe elevarse más de 0,5 m hasta la superficie del edificio. Si se está construyendo una instalación industrial de un piso que no estará sujeta a cargas dinámicas, o un edificio residencial (público) de 1-2 pisos, hay una cierta sutileza: edificios en suelos que se congelan a una profundidad de 0,7 m se erigen con la sustitución de la parte inferior de la base por almohada.

Para formar esta almohada, aplique:

• grava;
• grava;
• arena de fracción gruesa o mediana.

Luego, el bloque de piedra debe tener una altura de al menos 500 mm; para el caso de arena de tamaño mediano, preparar la base para que se eleve por encima del agua subterránea. Es posible que la base de las columnas y paredes internas en estructuras con calefacción no se adapte al nivel del agua y la cantidad de congelación. Pero para él, el valor mínimo será de 0.5 M. Es necesario comenzar una estructura de cinta debajo de la línea de congelación en 0.2 m. Al mismo tiempo, está prohibido bajarlo más de 0.5-0.7 m desde el punto de planificación inferior de la estructura.

Métodos

Las recomendaciones generales de tamaño y profundidad pueden ser útiles, pero será mucho más correcto centrarse en los resultados de los cálculos de nivel profesional. El método de la suma capa por capa es de gran importancia en su implementación. Le permite evaluar con confianza el asentamiento de una base que descansa sobre un sustrato natural de arena o suelo. Importante: existen ciertas restricciones sobre la aplicabilidad de dicho método, pero solo los especialistas pueden comprender esto en profundidad.

La fórmula requerida incluye:

• coeficiente adimensional;
• el estrés estadístico promedio de una capa de suelo elemental bajo la influencia de cargas externas;
• módulo de daño de la masa del suelo durante la carga inicial;
• lo mismo ocurre con la carga secundaria;
• el esfuerzo promedio ponderado de la capa de suelo elemental bajo su propia masa extraída durante la preparación del pozo de suelo.

La línea inferior de la masa compresible ahora está determinada por el esfuerzo total, y no por el efecto adicional, como recomiendan los códigos de construcción. En el curso de las pruebas de laboratorio de las propiedades del suelo, ahora se considera la carga con una pausa (liberación temporal). Primero, la base debajo de la base se divide convencionalmente en capas de idéntico espesor. Luego, la tensión se mide en las articulaciones de estas capas (estrictamente debajo de la mitad de la suela).

Luego, puede establecer la tensión creada por la propia masa del suelo en los límites exteriores de las capas . El siguiente paso es determinar la línea inferior del estrato sometido a compresión. Y solo después de todo esto, es posible, finalmente, calcular el asentamiento adecuado de la base en su conjunto.

Se utiliza una fórmula diferente para calcular la base cargada excéntricamente de una casa. Procede del hecho de que se requiere fortalecer el borde exterior del bloque de cojinetes. Después de todo, es allí donde se aplicará la mayor parte de la carga.

El refuerzo puede compensar el cambio en el vector de aplicación de fuerza, pero debe llevarse a cabo estrictamente de acuerdo con las condiciones de diseño. A veces se refuerza la suela o se coloca una columna. El inicio del cálculo implica el establecimiento de fuerzas que actúan a lo largo del perímetro de la cimentación. Para simplificar los cálculos, ayuda a reducir todas las fuerzas a un conjunto limitado de indicadores resultantes, que se pueden usar para juzgar la naturaleza y la intensidad de las cargas aplicadas. Es muy importante calcular correctamente los puntos en los que se aplicarán las fuerzas resultantes al plano de la suela.

A continuación, se dedican al cálculo real de las características de la base . Empiezan por determinar el área que debería tener. El algoritmo es aproximadamente el mismo que se utiliza para el bloque cargado en el centro. Por supuesto, las cifras precisas y definitivas solo se pueden obtener cambiando los valores requeridos. Los profesionales operan con un indicador como una parcela de presión del suelo.

Se recomienda igualar su valor a un número entero de 1 a 9. Este requisito está asociado con asegurar la confiabilidad y estabilidad de la estructura. Se debe calcular la proporción de las cargas del proyecto más pequeñas y más grandes. Se deben tener en cuenta tanto las características del edificio en sí como el uso de equipo pesado durante la construcción. Cuando se pretende que una grúa actúe sobre una estructura de cimentación con carga descentrada, no se permite que la tensión mínima sea inferior al 25% del valor máximo. En los casos en que la construcción se llevará a cabo sin el uso de maquinaria pesada, cualquier número positivo es aceptable.

La resistencia máxima permitida de la masa del suelo debe ser un 20% mayor que el impacto más significativo desde la parte inferior de la suela. Se recomienda calcular el refuerzo no solo de las secciones más cargadas, sino también de las estructuras adyacentes a ellas. El hecho es que la fuerza aplicada puede desplazarse a lo largo del vector debido al desgaste, la reconstrucción, la revisión u otros factores desfavorables. Es muy importante tener en cuenta todos aquellos fenómenos y procesos que pueden tener un efecto nocivo sobre la base y empeorar sus características. La consulta de constructores profesionales, por lo tanto, no será superflua.

¿Como calcular?

Incluso las cargas calculadas con más cuidado no agotan la preparación numérica del proyecto. También es necesario calcular la capacidad cúbica y el ancho de la futura cimentación para saber qué tipo de excavación realizar para el pozo y cuántos materiales preparar para el trabajo. Puede parecer que el cálculo es muy sencillo; por ejemplo, para una losa de 10 de largo, 8 de ancho y 0,5 m de espesor, el volumen total será de 40 metros cúbicos. m. Pero si vierte exactamente esta cantidad de hormigón, pueden surgir problemas importantes.

El caso es que la fórmula de la escuela no tiene en cuenta el consumo de espacio para la malla de refuerzo . Y que su volumen se limite a 1 metro cúbico. m., rara vez resulta ser más que esta cifra; aún debe preparar tanto material como sea necesario. Entonces no tendrá que pagar de más por lo innecesario o buscar febrilmente dónde comprar los accesorios que faltan. Los cálculos se realizan de forma algo diferente cuando se utiliza una base de tira, que está vacía por dentro y, por lo tanto, requiere menos mortero.

Las variables requeridas son:

• el ancho del empleado para colocar el foso (ajustado al grosor de las paredes y el encofrado a montar);
• la longitud de los bloques del muro de carga y las particiones ubicadas entre ellos;
• la profundidad a la que está incrustada la base;
• una subespecie de la base en sí: con hormigón monolítico, a partir de bloques prefabricados, a partir de escombros.

El caso más simple se calcula usando la fórmula para el volumen de un paralelepípedo menos la cantidad de huecos internos. Es incluso más fácil determinar los parámetros necesarios para la base del diseño del pilar. Solo necesita calcular los valores de dos paralelepípedos, uno de los cuales será el punto inferior del pilar y el otro, la parte inferior de la estructura en sí. El resultado debe multiplicarse por el número de postes que se colocan debajo de la reja con un intervalo de 200 cm.

El mismo principio se aplica a las bases de enrejado de pilotes y tornillos, donde se suman los volúmenes de los pilares y las piezas de losa utilizados.

Cuando se utilizan pilotes perforados o atornillados hechos en fábrica, solo se tendrán que calcular los segmentos de cinta. Los tamaños de los pilares se ignoran, a excepción de la predicción del tamaño del movimiento de tierras. Además del volumen de la cimentación, el cálculo de su asentamiento también es muy importante.

La representación gráfica del método de apilamiento capa por capa muestra que debe prestar atención a:

• la marca de la superficie del relieve natural;
• penetración del fondo de la base en las profundidades;
• la profundidad de la ubicación del agua subterránea;
• la línea más baja de la roca que se aprieta;
• la cantidad de tensión vertical creada por la masa del suelo en sí (medida en kPa);
• tensiones complementarias debidas a influencias externas (también medidas en kPa).

La gravedad específica de los suelos entre el nivel del agua subterránea y la línea del acuicludo subyacente se calcula con una corrección por la presencia de líquido. El estrés que surge en el acuicludo mismo bajo la gravedad del suelo se determina ignorando el efecto de pesaje del agua. Un gran peligro durante el funcionamiento de las cimentaciones lo crean las cargas que pueden provocar un vuelco. Calcular su tamaño no funcionará sin determinar la capacidad de carga total de la base.

Al recopilar datos, se puede utilizar lo siguiente:

• informes de prueba dinámicos;
• informes de pruebas estáticas;
• datos tabulares, calculados teóricamente para un área específica.

Se recomienda que lea toda esta información de una vez. Si encuentra alguna inconsistencia o discrepancia, es mejor encontrar y comprender de inmediato su causa, en lugar de involucrarse en una construcción arriesgada. Para los constructores aficionados y los clientes, el cálculo de los parámetros que afectan el vuelco es más fácil de realizar de acuerdo con las disposiciones de SP 22.13330.2011. La edición anterior de las reglas se publicó en 1983 y, naturalmente, sus compiladores simplemente no podían reflejar todas las innovaciones y enfoques tecnológicos modernos.

Es recomendable tener en cuenta todos los trabajos que se realizarán para reducir las deformaciones de la propia futura cimentación y cimentaciones bajo edificaciones cercanas.

Existe un conjunto de situaciones de pérdida de resiliencia, desarrolladas por generaciones de constructores y arquitectos, que necesitan ser modeladas. En primer lugar, calculan cómo se pueden mover los suelos base, arrastrando la cimentación con ellos.

Además, se realizan cálculos:

• cizallamiento plano cuando la suela toca la superficie;
• desplazamiento horizontal de la propia cimentación;
• Desplazamiento vertical de la propia cimentación.

Desde hace 63 años, se aplica un enfoque uniforme: la llamada técnica de estado límite. Las reglas de construcción requieren que se calculen dos de estos estados: para la capacidad de carga y para el agrietamiento. El primer grupo incluye no solo la destrucción completa, sino también, por ejemplo, una reducción a la baja.

El segundo: todo tipo de curvas y grietas parciales, asentamiento limitado y otras violaciones que complican la operación, pero no lo excluyen por completo. Para la primera categoría, se encuentra en proceso el cálculo de muros de contención y obras destinadas a profundizar el sótano existente.

También se utiliza si hay otro pozo cercano, una pendiente pronunciada en la superficie o estructuras subterráneas (incluidas minas, minas). Distinga entre cargas estables o que actúan temporalmente.

Los factores que influyen a largo plazo o permanentemente son:

• los pesos de todos los componentes de los edificios y los suelos y sustratos de relleno adicional;
• presión hidrostática de aguas profundas y superficiales;
• pretensado en hormigón armado.

Todos los demás impactos que solo pueden tocar la base se tienen en cuenta en la composición del grupo temporal. Un punto muy importante es calcular correctamente el posible rollo; decenas y cientos de casas se derrumbaron prematuramente sólo por no prestarle atención. Se recomienda calcular tanto el rollo bajo la acción momentánea como bajo la carga aplicada al centro de la base.

Puede evaluar la aceptabilidad del resultado obtenido comparándolo con las instrucciones de SNiP o con la tarea de diseño técnico. En la mayoría de los casos, una limitación con un coeficiente de 0, 004 es suficiente, solo para las estructuras más críticas el nivel de desviación permisible es menor.

Cuando resulta que el nivel de rollo predeterminado excede la norma, el problema se resuelve de una de estas cuatro formas:

• un cambio completo de suelo (la mayoría de las veces, se utilizan cojines a granel hechos de arena y masa de suelo);
• compactación de la matriz existente;
• aumentar las características de resistencia mediante la fijación (ayuda a hacer frente a sustratos sueltos y acuosos);
• la formación de montones de arena.

Importante: sea cual sea el enfoque que elija, tendrá que volver a calcular todos los parámetros. De lo contrario, puede cometer otro error y solo perder dinero, tiempo y materiales.

Al elegir una opción específica para un relleno poco profundo, primero se calculan los parámetros tecnológicos y económicos de la base de hormigón armado. Luego se realiza un cálculo similar para el soporte del pilote. Comparando los resultados obtenidos y volviéndolos a comprobar, se puede sacar una conclusión final sobre el tipo óptimo de base.

Al determinar la cantidad de cubos de materiales por placa base, evalúe cuidadosamente el consumo de tableros para encofrado, así como la longitud y el ancho de las celdas de refuerzo y su diámetro. En algunos casos, el número de filas de armaduras que se colocan puede diferir. A continuación, se analizan las proporciones óptimas de hormigón seco y mortero. El costo final de cualquier sustancia que fluya libremente, incluidos los rellenos auxiliares para concreto, está determinado por su masa y no por su volumen.

La presión media bajo la suela de la estructura de cimentación se determina teniendo en cuenta la excentricidad de la resultante de varias fuerzas con respecto al centro de gravedad de la estructura. Además de averiguar la resistencia de diseño del suelo, es necesario verificar la capa subyacente débil en toda su área y espesor para perforar. Casi siempre, el espesor máximo de las capas elementales en los cálculos se toma como no más de 1 m. Cuando se construye una base de tira, se usa refuerzo no más grueso de 1-1, 2 cm. Para una base de pilar, son guiado por un material de encuadernación con un espesor de 0,6 cm.

Consejos

Es muy importante no solo realizar todos los cálculos de manera eficiente, sino también comprender claramente cuál debe ser la base terminada. En el caso de la construcción de una estructura auxiliar muy pequeña, vale la pena realizar cálculos para la construcción de una tubería de fibrocemento. Los soportes de cinta y pilotes se eligen principalmente para casas que crean una carga muy seria.

En consecuencia, se determina:

• sección transversal de la base en diámetro;
• diámetro del refuerzo de refuerzo;
• el paso de colocar la celosía de refuerzo.

En arenas, cuya capa está a más de 100 cm por debajo del edificio, es mejor formar cimientos ligeros con una profundidad de 40-100 cm. Se debe respetar el mismo valor si hay un guijarro o una mezcla de arena y piedra debajo.

Importante: estas cifras son solo orientativas y se refieren exclusivamente a bases ligeras de pequeño tramo, obtenidas en forma de cinta con refuerzo débil o pilares saturados de piedras rotas. Los parámetros aproximados no excusan la necesidad de un cálculo más detallado y cuidadoso de los requisitos reales.

En margas, las casas se construyen con mayor frecuencia a lo largo de un monolito de cinta masivo perforado por contornos de refuerzo desde abajo y desde arriba. Los lados deben cubrirse con arena compactada manualmente, cuya capa es de 0,3 m a lo largo de toda la altura de la cinta. Entonces, el efecto de compresión de las tensiones se minimiza o se suprime por completo. Cuando la construcción se lleva a cabo en un suelo representado por franco arenoso, se requiere analizar la proporción de arena y arcilla y luego tomar una decisión final. Al calcular una construcción en un espacio de turba, la masa orgánica generalmente se lleva a un sustrato fuerte debajo de ella.

Cuando es muy difícil y el trabajo en la construcción de la cinta o los postes resulta ser desproporcionadamente pesado y costoso, se deben calcular los pilotes. También se llevan necesariamente a un punto denso en el que se crea un soporte estable. Se supone que absolutamente cualquier tipo de base debe comenzar por debajo de la línea de congelación. Si no se hace esto, el poder del desplazamiento y la destrucción gélidos aplastará cualquier estructura fuerte y sólida. Es aconsejable colocar en proyectos un tipo de movimiento de tierras como cavar a lo largo del perímetro de zanjas de 0,3 m de ancho.

La información correcta sobre las propiedades del suelo para los cálculos no se puede obtener simplemente cavando un jardín o centrándose en las palabras de los vecinos, incluso si son personas concienzudas. Los expertos aconsejan perforar pozos exploratorios de 200 cm de profundidad, que en algunos casos pueden ser más profundos si es necesario por razones técnicas.

Es útil solicitar un análisis químico y físico de la masa extraída, de lo contrario puede presentar sorpresas inesperadas. Idealmente, debe abandonar por completo el diseño independiente y solo verificar los cálculos proporcionados por la organización de construcción.