FUNDACIONES
EXCÉNTRICAS
Este
tipo de fundaciones se presenta cuando la carga
viene acompañada de un momento (caso de
excentricidad virtual) o cuando la fundación es
medianera y la columna no se puede apoyar en el
centro de la fundación (caso de excentricidad
real).
Ya
habíamos encontrado una distribución de
presiones para el caso de una excentricidad y
concluimos que la dimensión mínima de la fundación
para que no se presentaran esfuerzos de tracción
en el suelo era de L=6*e
donde e es la excentricidad.
Esta condición la podemos mirar despejando
e y nos queda que la excentricidad máxima es de
L/6, o sea que la carga debe estar localizada en
el tercio medio de la fundación para que no se
presenten esfuerzos de tracción.
La
distribución de presiones para este tipo de
fundación es trapezoidal. En suelos compresibles no es
aconsejable tener este tipo de distribución ya
que daría la posibilidad de asentamientos
diferenciales en la misma fundación y podría
llevar al vuelco. Una solución es construir
zapatas amarradas por medio de vigas de fundación
de tal manera que ellas asuman el momento o la
excentricidad de la carga y la presión sobre el
suelo sea uniforme.
Si
aplicamos las ecuaciones de la estática a este
modelo tenemos:
Si
analizamos esto vemos que estamos aumentando la
reacción del suelo en la zapata 1, por lo tanto
debemos disminuir esta misma cantidad en la zapata
2
Con
estas dos reacciones se calculan áreas de zapatas
y se diseñan como una zapata sometida a esfuerzos
uniformes.
Analicemos
que pasa con la viga de amarre:
Si
la viga de fundación o amarre se encuentra al
mismo nivel que las zapatas, ella tendrá una
sección critica a la salida de las zapatas, si se
encuentra mas arriba su sección critica será la
cara de la columna o pedestal.
Viga
a nivel de fundación:
de
donde el cortante en la viga será:
y
el momento de diseño será (tomando momentos con
respecto a la fundación 2):
El
momento a la salida de la zapata 2 se calcula de
la misma forma y tenemos:
Queda
como ejercicio determinar el diagrama de momento
para este sistema compuesto por vigas, columnas y
zapatas.
Viga
por encima de la fundación:
En
este caso se aplican las mismas ecuaciones de
equilibrio pero a la salida de la columna o
pedestal: 
En
este modelo de líneas la posición de la columna
se reemplazo por un momento igual a P*e, donde e
es la excentricidad.
Descomponiendo este momento en un par de
fuerzas en las fundaciones encontramos que la
reacción R1 sería igual a:
del
diagrama de cuerpo libre del nudo de columna viga
de fundación tenemos:
donde
x es la distancia desde el eje de la columna 1al
borde de la columna, en este caso como se tiene un
diagrama de líneas esta distancia se puede decir
que es 0 y el
momento máximo de diseño de la viga es el
momento que lleva la columna o el momento de
excentricidad.
Se debe considerar el signo del momento, en
este caso es negativo, quiere decir tracciones en
la parte superior de la viga , en ese lado se
coloca el refuerzo principal.
Se
puede analizar el caso de que la excentricidad sea
para el lado contrario de la vista, o que el
momento que acompaña la columna es en el otro
sentido:
Note
que la carga P1 en realidad actuaría para el lado
derecho de la fundación.
La
excentricidad se calcula como:
y
por ecuaciones de equilibrio podemos llegar a
plantear las reacciones en la fundación interior
y en la exterior.
En este caso la reacción de la zapata 2 se
aumenta en vez de disminuir. Por qué? En que lado
de la viga de fundación se debe colocar el
refuerzo principal, arriba o abajo?
Un
tipo de solución de estas es buena ya que se pone
a trabajar doblemente la viga de amarre, uno como
amarre obligatorio y otra a esfuerzos de flexión. En el caso de tener una fundación
de esquina donde se presentan excentricidades en
ambas direcciones se colocan vigas de fundación
en ambos sentidos perpendiculares entre sí.
METODOLOGÍA
DE DISEÑO DE ZAPATAS AMARRADAS:
Qué
pasa cuando tanto la zapata interior como la
exterior tienen excentricidades? Cómo se diseñaría
la viga de fundación?