Verificación 2D del comportamiento de las cimentaciones superficiales ante cargas horizontales y momento respecto al cambio de las relaciones de forma y condiciones de suelo, para el mejoramiento del predimensionamiento de las cimentaciones

Abstract

El diseño de cimentaciones superficiales constituye un aspecto esencial en la ingeniería civil, pues garantiza la adecuada transmisión de cargas y la estabilidad de las estructuras. Sin embargo, cuando los cimientos están sometidos a cargas combinadas de fuerza horizontal y momento, surge una incertidumbre técnica respecto al comportamiento de la cimentación en función de las dimensiones geométricas de la cimentación. Los métodos tradicionales tienden a simplificar el análisis considerando únicamente la presión vertical, lo que puede conducir a diseños inseguros o sobredimensionados. Investigaciones recientes señalan que factores como el ancho, la altura de la zapata y las propiedades del suelo modifican significativamente la distribución de presiones, siendo necesario el uso de herramientas de modelado más avanzadas. En este contexto, el presente estudio propone realizar una verificación bidimensional del comportamiento de cimentaciones superficiales mediante modelos en software especializado de elementos finitos. El análisis considera variaciones en la geometría de los cimientos, combinaciones de cargas y propiedades del terreno, con el fin de evaluar el comportamiento del suelo sometido a una combinación de cargas mediante la cimentación, con el fin de evaluar el comportamiento de las cimentaciones ante los cambios geométricos y las condiciones del suelo. De esta manera, la investigación busca aportar en el diseño de cimentaciones superficiales y criterios técnicos confiables que mejoren la práctica profesional en contextos de alta sismicidad como el peruano.

The design of shallow foundations is a fundamental aspect of civil engineering, as it ensures adequate load transfer and structural stability. However, when foundations are subjected to combined loading—specifically horizontal forces and overturning moments—technical uncertainty arises regarding the foundation behavior as a function of its geometric dimensions. Traditional design methods often simplify the analysis by considering only vertical stress, which may lead to unsafe or overly conservative designs. Recent studies indicate that factors such as footing width, thickness, and soil properties significantly influence the pressure distribution, making the use of more advanced numerical modeling tools essential. In this context, the present study proposes a two-dimensional verification of the behavior of shallow foundations using specialized finite element software. The analysis considers variations in foundation geometry, load combinations, and soil properties in order to evaluate soil response under combined loading transmitted through the foundation, and to assess the influence of geometric changes and ground conditions on foundation performance. Thus, this research seeks to contribute to the design of shallow foundations by providing reliable technical criteria that enhance professional practice, particularly in high-seismicity regions such as Peru.