CIMENTACIONES FLOTANTES.

1. IntroducciónLa función de las losas de cimentación es la de distribuir las cargas sobre toda el área posible y dar una medida de rigidez a la subestructura para reforzarla y que puentee sobre áreas locales de suelos débiles o más comprensibles. El grado de rigidez que se da a una losa reduce el asentamiento diferencial. Las losas de flotación y los sótanos(o cimentaciones de cajón) se diseñan con los mismos principios, pero tienen una función adicional e importante en la que se utiliza el principio de flotación para reducir la carga neta en el suelo. De esta manera, el asentamiento diferencial también disminuya. La flotación se alcanza proveyendo una subestructura ahuecada de tal profundidad que el peso del suelo removido de la excavación sea igual o solo un poco menor que el peso combinado de la superestructura.

Un edificio de gran altura se puede soportar en una cimentación de sótano que se encuentre en suelos altamente comprensibles y muy suaves, teóricamente sin que ocurra ningún asentamiento. Sin embargo en la práctica es raramente posible balancear las cargas de manera que ninguna presión adicional pase al suelo. Las fluctuaciones en el manto freático afectan la flotación de la cimentación; también, en la mayoría de los casos, la intensidad y distribución de cargas vivas no se puede predecir con exactitud. Otro factor que causa asentamiento en una cimentación flotante es la reconsolidación del suelo que se ha dilatado del suelo que se ha dilatado como resultado de la remoción de presión de carga en la excavación para la superestructura. La dilatación, ya sea por movimientos a largo plazo o elásticos debe ser seguida por reconsolidación cuando la carga se coloca nuevamente en suelo cuando se construye la superestructura.

Para la economía en la profundidad de la construcción de la cimentación es práctica común permitir alguna carga neta carga neta adicional que llegue al suelo después de que toda la carga muerta de la estructura y carga viva de la estructura se hayan obtenido. La intensidad de presión permisible de esta carga adicional se determina por asentamientos máximos totales y diferenciales

1. Objetivo. El objetivo de este trabajo investigación es conocer el procedimiento

constructivo de una cimentación de flotación, sus ventajas y desventajas de este sistema de cimentación.

Conocer en forma teórica y práctica el sistema constructivo de cimentación con cámara de aire o lasa flotante

2. Justificación El presente tema ha llamado la atención de nuestro grupo debido a la poca utilización de este tipo de cimentaciones en la ciudad de Chiclayo, y las ventajas que según hemos averiguado producen en la edificación, la obra aunque cuando la encontramos ya habían vaciado concreto en la losa que serviría como un falso piso y todo esto estaba encofrado. El edificio que se construirá será de 9 pisos con departamentos de 82, 84 y 100m2. Ascensor y diez estacionamientos.

3. Marco teórico.La losa de flotación o sistema de flotación es más conocida en el ámbito local con el nombre cimentación con cámara de aire.

3.1. Cimentación por losa. La cimentación por losa se utiliza cuando: Las zapatas ocupan más del 50% de la superficie Cuando requerimos un sótano bajo nivel freático o muy cercano. Utilización para reducción de asientos diferenciales en terrenos

heterogéneos. En edificios con diferentes alturas, para combinar diferentes

profundidades de excavación, combinar rigidez o introducir juntas.

3.2. Casos en los que se emplea losas de flotación. Las zapatas o el emparrillado ocupan más del 50% de la

superficie. Se requiere un sótano bajo el nivel freático o muy cercano. Terreno heterogéneo con posibles asentamientos diferenciales. Hay combinación de elementos de soporte.

3.3. Diseño.

La losa de flotación, es una cimentación diseñada con el propósito de proveer soporte a la estructura por la flotación dada por desplazado sin la consideración de utilizar espacio para cualquier otro propósito (con en el caso de sótanos). Para este fin la losa se diseña para ser lo más ligera y rígida posible. La ligereza combinada con la rigidez se logra mejor con una construcción tipo celular o de ¨tapa de huevo¨. Esta forma estructural limita la utilidad del espacio dentro de la estructura para acomodar cualquier trabajo de tubería o de ductos de servicio que pasan a través de agujeros en los muros de las celdas.

Pueden surgir algunos problemas en mantener flotación en condiciones de suelo que requieren que las celdas sean impermeables. Los tanques de asfalto u otras membranas de protección no son factibles donde las losas se construyen en forma de cajón y cualquier agua que encuentra su encuentra su camino a través de las grietas en muros exteriores o la base se debe bombear. Se debe proveer de aberturas en los muros interiores de celdas para permitir que el agua escurra a un sumidero, dónde se instale una bomba automática. Donde se usa gas para calentadores domésticos o procesos industriales en edificios soportados por losas de flotación, las celdas se deben sellar para evitar acumulaciones peligrosas de gas dentro de la subestructura.

La losa de flotación se puede construir también en forma de cajones o edificadas in situ, en una excavación abierta. El método de cajón hidráulico es apropiado para arcillas blandas donde el suelo dentro de las celdas se puede remover por tirones cuando la losa se hunde por su propio peso. Sin embargo, este método es inapropiado para las condiciones del suelo donde son necesarios muros pesados para dar peso y rigidez para el hundimiento a través de las obstrucciones. Dónde los cajones se terminan dentro de la arcilla suave se espera algún asentamiento cuando el suelo alterado por los se reconsolida debajo de la carga de la subestructura. Las construcciones en excavaciones abiertas es apropiada para condiciones del lugar donde el nivel freático se puede mantener hacia abajo por bombeo sin riesgo de ebullición y donde el levantamiento del suelo no es excesivo.

3.4. Efectos de arrastre en cimentaciones profundas.

Cuando se calcula la presión neta de la carga a la base de una losa de flotación, la presión total se produce por la presión de la sobrecarga. Cualquier fricción superficial o adhesión entre los muros de la subestructura y del suelo circundante no se debe considerar como una reducción de la presión neta de la carga del suelo. En la mayoría de casos la tendencia es para los suelos circundantes para producir una fricción superficial negativa limitada o un efecto de arrastre en la subestructura como un resultado del procedimiento de construcción.

En el caso de una losa de flotación celular sumida a través de una arcilla blanda o un limo por excavación a mano de pozos abiertos, el hacía debajo de la estructura causara una alteración extensiva en el suelo, posiblemente aumentada por la caída del suelo circundante con el consecuente levantamiento del suelo bajo las celdas.

4. Definición de términos.

Solado . El solado es una capa de concreto simple de escaso espesor que se coloca en el fondo de excavaciones para zapatas, muros de contención, losas de cimentación, etc., proporcionando una base para el trazado de los elementos estructurales superiores y la colocación de su respectiva armadura.

Losa de cimentación. Es una placa de concreto armado apoyada sobre el terreno la cual reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda la superficie de apoyo.

Solado. Es una capa de concreto simple de escaso espesor que se coloca en el fondo de las excavaciones para zapatas, muros de contención, losas de cimentación, etc. Proporcionando una base para el trazado de los elementos estructurales superiores y la colocación de su respectiva armadura.

Falso piso. es el concreto plano, de superficie rugosa, que se apoya directamente sobre el suelo natural o en relleno, sirve de base a los pisos de la planta baja.

Estructuras de sostenimiento de excavaciones. Constituyen las obras de cimentación que deben efectuarse debajo de otra

existente a fin de reforzarla. Según la Norma E.050 Suelos y Cimentaciones existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal o definitivo de los taludes de corte como las pantallas ancladas, tablestacas, pilotes continuos, muros diafragma, calzaduras, nailings, entre otros.

Cisternas subterráneas. Constituyen los depósitos construidos al nivel del terreno o enterrados que sirven para almacenar el agua potable (a fin de que sea bombeada posteriormente a los tanques elevados).

El conjunto de elementos que forman la cisterna, puede estar conformado por la losa de fondo, los muros laterales y la losa superior o tapa.

Losas de cimentación. Son losas de concreto armado que se extiende bajo el área completa o parcialmente de una edificación para utilizarse como cimentación, cuando el proyectista así lo determine. Puede necesitarse encofrado para los bordes verticales en el contorno de la losa.

Cimientos reforzados. Cuando las condiciones lo requieran, el proyectista puede determinar el uso de cimientos de concreto con un refuerzo de armadura, denominándose estos como cimientos reforzados. Pueden ir encofrados, cuando lo exigen las condiciones y calidad del terreno o vaciados directamente en las zanjas.

5. Visita a obra.

5.1. Justificación de elección de obra.Esta obra que elegimos de debió precisamente a que utilizaban el sistema de cimentación que deseábamos investigar.

5.2. Datos referentes a obra.

Ubicación.Manzana ´´M´´ lote 31. Urb. Villa de Norte. Chiclayo.Propietario.JSM.SAC constructores.

5.3. Comentarios sobre la obra.La constructora que ejecuta la edificación “JSM.SAC” luego de un respectivo análisis de suelos y su posterior obtención de resultados llego a la conclusión que necesitaba un sistema de edificación que transmita el menor posible peso al suelo esto debido a las resistencias al corte que este suelo presenta.

También se hicieron mejoramientos de suelo, el proceso fue el siguiente

Nivel de fondo de excavación fue -2.8m. Capa de piedra ober. 0.3 Arenilla. 0.3m. Solado 0.2.m. Platea 0.5m.

5.4. Imágenes conseguidas en el transcurso de las visitas a obra.

Al llegar a la obra vemos que los materiales no están bien protegidos el concreto está tapado con un plástico, el acero está a la intemperie lo cual ha dado origen a que este se oxide.

vista del primer piso de la edificación, en la imagen apreciamos las columnas armadas solo con acero, aún no han sido encofradas ni mucho menos llenadas. También vemos pequeñas ventanas en forma cuadrada en el suelo, pues estas son las ventilas que tiene cada cámara de aire.

Este sistema de losa de flotación necesita de ventilación para impedir la acumulación de humedad, es por eso que en la foto se muestra una de las muchas ventanas que permiten la ventilación en dentro de la losa.

En la imagen se puede el encofrado de la losa, en la cual se armará el resto de las estructuras.

En las paredes de las cámaras se dejan ductos para posterior mente pasen las instalaciones sanitarias por ahí.

Al entrar dentro de las cámaras de aire se puede apreciar las paredes del sótano, que más bien son vigas (concreto armado) de 2.m de peralte.

Vista del techo de la cámara de aire, este mismo techo es el que será utilizado como piso del primer piso.

El sistema de instalaciones sanitarias atraviesa las cámaras de aire, como se puede apreciar en la figura.

En la figura se parecía el orificio de ventilación en el techado de la cámara de aire, todas las cámaras llevan esta ventana que ayuda a que estas se ventilen y no se humedezcan.

Para no interferir con el diseño arquitectónico, las ventilaciones van cubiertas con tapas de concreto de la misma forma que la ventana.

Aquí podemos ver que están preparando las tablas y placas de latón para hacer el encofrado cara vista, las placas de latón son para mantener la superficie del encofrado lisa y de aspecto acabado.

En la imagen se parecía a un peón haciendo la actividad de desencofrado, por otra parte también se aprecia que el sistema de encofrado de vigas y columnas fue encofrado de cara vista.

Vista del tanque de cisterna en que tiene un nivel de piso de -2.1m. La cisterna es una cisterna subterránea sirve para almacenar agua y de ahí bombearla hacia arriba a otra cisterna y de ella abastecer de agua a toda la edificación

Por actividades como el curado del concreto las cámaras de aire quedaron llenas de agua.

En la imagen se aprecia la actividad del curado hecho por un trabajado, aunque es obligatorio el uso de casco no se exige a los trabajadores la utilización de zapatos de punta de acero u otros implementos de seguridad.

Las tuberías que se ven en la obra y que aún no se han terminado de instalar les colocan una taba.

En la imagen se aprecia los obreros subiendo las maderas para hacer el encofrado.

La imagen nos muestra en primer plano los materiales, los cuales no están protegidos, en el fondo vemos los operarios fierreros, trabajando en acero, doblando fierro, armando estribos columnas, etc.

En la imagen se aprecia cómo va quedando el encofrado de la viga al unirse con la columna.

En la foto se aprecia una manguera transparente utilizada para hacer las obras de nivelación.

En la imagen se aprecia a los obreros retirando el encofrado de las placas y columnas a otra parte (derecha) se ve la madera del encofrado de vigas.

En las imágenes se ve un obrero instalando el encofrado de la viga, como se aprecia este no cuenta con arnés.

Imagen del techo, aquí vemos el anclaje de la escalera en el techo.

Aquí apreciamos el encofrado de la viga, el cual por el tipo de material se deduce que es encofrado cara vista.

En la imagen se observa a que se están realizando las instalaciones de agua y la medición de la presión que existe en ellas.

En la imagen se aprecia las cajas de pase que existen para los distintos niveles de la edificación.

En la imagen se puede ver una instalación provisoria instalada para realizar trabajos, más al fondo se ven las tuberías que salen de las cajas de paso que van al piso siguiente.