Procedimientos Constructivos en Edificaciones II UANCV-PUNO
ndice
INTRODUCCIN2CIMENTACIONES3I.DEFINICIN.-3II.TIPOS DE
CIMENTACIONES.-3a)CIMENTACIONES SUPERFICIAL.-4Cimentaciones
ciclpeas.-4Zapatas.-5Zapatas aisladas.-5Zapatas corridas.-6Zapatas
combinadas.-7Losas de cimentacin.-8b)CIMENTACIONES
PROFUNDAS.-8Pilas y
Cilindros.-9Pilotes.-9IV.CONCLUSIONES.-13V.BIBLIOGRAFA.-14
INTRODUCCIN
Las estructuras se apoyan en el terreno, por lo que este pasa a
conforma una parte ms de la misma, debido a que el terreno por sus
condiciones naturales, presenta menos resistencia y mayor
deformabilidad que los dems componentes que conforma la estructura,
la edificacin, por lo que no puede resistir cargas al igual que a
estructura, debido a ello se busca implementar cierto artificio a
la estructura que permita transmitir y repartir las cargas al
terreno de una manera adecuada para que el mismo no falle o se
deforme al exceder su resistencia puntual, este artificios son la
cimentaciones o apoyos de la estructura.Estas cimentaciones o
apoyos deben ser dimensionados en base a las caractersticas de
terreno y de las cargas de la estructura, y las cuales son de
distinto tipo de acuerdo a la utilidad que se busca y al
comportamiento natural del terreno. Para fines del trabajo se
desarrolla las cimentaciones directa abriendo prembulo con que es
una cimentacin y cul es la funcin que cumple, para luego si
adentrarse en los distintos factores, parmetros, circunstancias,
consideraciones especiales, calculo, inters entre otro, referente a
las cimentaciones directa o superficiales, entendiendo que las
misma son cementaciones poco profunda, que reparten la cargas en un
plano horizontal, utilizadas sobre todo cuando la caractersticas
naturales del suelo permiten su aplicacin.
CIMENTACIONES
I. DEFINICIN.-
El cimiento es aquella parte de la estructura encargada de
transmitir las cargas al terreno. Dado que la resistencia y rigidez
del terreno son, salvo raros casos, muy inferiores a las de la
estructura, la cimentacin posee un rea en planta muy superior a la
suma de las reas de todos los soportes y muros de carga.
Lo anterior conduce a que los cimientos son en general piezas de
volumen considerable, con respecto al volumen de las piezas de la
estructura. Los cimientos se construyen casi invariablemente en
hormign armado y, en general, se emplea en ellos hormign de calidad
relativamente baja, ya que no resulta econmicamente interesante el
empleo de hormigones de resistencias mayores.Para poder realizar
una buena cimentacin es necesario un conocimiento previo del
terreno en el que se va a construir la estructura. La correcta
clasificacin de los materiales del subsuelo es un paso importante
para cualquier trabajo de cimentacin, porque proporciona los
primeros datos sobre las experiencias que puedan anticiparse
durante y despus de la construccin.El detalle con el que se
describen, prueban y valoran las muestras, depende del tipo de
estructura que se va a construir, de consideraciones econmicas de
la naturaleza de los suelos, y en cierto grado del mtodo con el que
se hace el muestreo. Las muestras deben describirse primero sobre
la base de una inspeccin ocular y de ciertas pruebas sencillas que
pueden ejecutarse fcilmente tanto en el campo como en el
laboratorio clasificando el material en uno de los grupos
principales: grava, arena, limo y arcilla. La mayor parte de los
suelos naturales se componen por la mezcla de dos o ms de estos
elementos, y pueden contener por aadidura material orgnico parcial
o completamente descompuesto.
II. TIPOS DE CIMENTACIONES.-
Se denomina cimentacin al conjunto de elementos estructurales
cuya misin es transmitir las cargas de la edificacin al suelo
distribuyndolas de forma que no superen su presin admisible ni
produzcan concentraciones de cargas diferenciales. Las
cimentaciones se clasifican de diferentes maneras como se observa
en el esquema.
Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales,
ya que son el tipo de cimentacin menos costoso y ms simple de
ejecutar; Cuando por problemas con la capacidad de carga o con la
homogeneidad del mismo no es posible usar cimentacin superficial se
valoran otros tipos de cimentaciones, ya sea una cimentacin
profunda o una cimentacin mixta.
a) CIMENTACIONES SUPERFICIAL.-
Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco
profundas del suelo, por tener ste suficiente capacidad portante o
por tratarse de construcciones de importancia secundaria y
relativamente livianas.En estructuras importantes, tales como
puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a
suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan
deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:
Cimentaciones ciclpeas.-
En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con
paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento
de concreto ciclpeo (hormign) es sencillo y econmico.El
procedimiento para su construccin consiste en ir vaciando dentro de
la zanja piedras de diferentes tamaos al tiempo que se vierte la
mezcla de concreto, procurando mezclar perfectamente el concreto
con las piedras, de tal forma que se evite la continuidad en sus
juntas.
Este es un sistema que ha quedado prcticamente en desuso, se
usaba en construcciones con cargas poco importantes.El hormign
ciclpeo se realiza aadiendo piedras ms o menos grandes a medida que
se va hormigonando para economizar material.
Precauciones:
- Tratar que las piedras no estn en contacto con la pared de la
zanja.- Que las piedras no queden amontonadas.- Alternar en capas
el hormign y las piedras.- Cada piedra debe quedar totalmente
envuelta por el hormign.
Zapatas.-
Una zapata es una ampliacin de la base de una columna o muro,
que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presin
adecuada a las propiedades del suelo. Las zapatas que soportan una
sola columna se llaman individuales o zapatas aisladas. La zapata
que se construye debajo de un muro se llama zapata corrida o zapata
continua. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata
combinada.Se pueden observar los tipos de zapata.
Zapatas aisladas.-
Las zapatas aisladas son un tipo de cimentacin superficial que
sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los
pilares; de modo que esta zapata ampla la superficie de apoyo hasta
lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le
transmite. El trmino zapata aislada se debe a que se usa para
asentar un nico pilar, de ah el nombre de aislada.
Es el tipo de zapata ms simple, aunque cuando el momento flector
en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar
deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se
asienten ms de un pilar.
La zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en
el terreno no se ve afectada por los cambios trmicos, aunque en las
estructuras s que es normal adems de aconsejable poner una junta
cada 3 m aproximadamente, en estos casos la zapata se calcula como
si sobre ella solo recayese un nico pilar.
En el clculo de las presiones ejercidas por la zapata debe
tenerse en cuenta adems del peso del edificio y las sobrecargas, el
peso de la propia zapata y de las tierras que descansan sobre sus
vuelos, estas dos ltimas cargas tienen un efecto desfavorable
respecto al hundimiento.
Para construir una zapata aislada deben independizarse los
cimientos y las estructuras de los edificios ubicados en terrenos
de naturaleza heterognea, o con discontinuidades, para que las
diferentes partes del edificio tengan cimentaciones estables.
Conviene que las instalaciones del edificio estn sobre el plano de
los cimientos, sin cortar zapatas. Para todo tipo de zapata, el
plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado 1 dm en el estrato
del terreno.
Es conveniente llegar a una profundidad mnima por debajo de la
cota superficial de 50 u 80 cm. en aquellas zonas afectadas por
estas variables.
Zapatas corridas.-
Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o
hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante
que recibe cargas lineales o puntuales separadas.
Son cimentaciones de gran longitud en comparacin con su seccin
transversal. Las zapatas corridas estn indicadas como cimentacin de
un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro,
en el que pretendemos los asientos en el terreno. Tambin este tipo
de cimentacin hace de arriostramiento, puede reducir la presin
sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el
terreno.
Otro caso en el que resultan tiles es cuando se requeriran
muchas zapatas aisladas prximas, resultando ms sencillo realizar
una zapata corrida.Sus dimensiones estn en relacin con la carga que
han de soportar, la resistencia a la compresin del material y la
presin admisible sobre el terreno.
Por practicidad se adopta una altura mnima para los cimientos de
hormign de 3 dm aproximadamente. Si las alturas son mayores se les
da una forma escalonada teniendo en cuenta el ngulo de reparto de
las presiones.
En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el
cimiento deba escalonarse, se utilizarn encofrados.
Zapatas medianeras Son aquellas que soportan una columna
dispuesta de tal forma que una de sus caras coincida con el borde
de la zapata. La necesidad de su uso es muy frecuente debido a las
limitaciones de colindancia con las edificaciones adyacentes.
Zapatas combinadas.-
Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentacin para
dos o ms pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho
de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si
estos se combinan en un nico elemento de cimentacin, el resultado
puede ser un elemento ms estabilizado y sometido a un menor momento
resultante.
Losas de cimentacin.-
Es unaplacade hormign apoyada sobre el terreno que sirve de
cimentacin que reparte el peso y las cargas del edificio sobre toda
la superficie de apoyo. Las trabes de estas losas se invierten para
quedar enterradas en el terreno y evitar obstculos al
aprovechamiento de la superficie que queda lista para ocuparse como
un firme aunque su superficie aun es rugosa.
Si no hay una distribucin uniforme de las cargas de las columnas
o bien el suelo es tal que pueden producirse grandes asentamientos
diferenciales, las losas deben reforzarse para evitar deformaciones
excesivas.La forma de refuerzo es simplemente utilizando muros
divisorios como nervaduras de vigas T conectadas a la cimentacin, o
bien usando marcos rgidos o haciendo celdas con trabes y contra
trabes, es entonces cuando se forman los llamados cajones de
cimentacin.
b) CIMENTACIONES PROFUNDAS.-
Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la
cimentacin para soportar las cargas aplicadas, o ms exactamente en
la friccin vertical entre la cimentacin y el terreno.
Por eso deben ser ms profundas, para poder proveer sobre una
gran rea sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande
para soportar la carga.
Este tipo de cimentacin se utiliza cuando se tienen
circunstancias especiales:
Una construccin determinada extensa en el rea de sustentar. Una
obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningn
sistema de cimentacin especial. Que terreno al ocupar no tenga
resistencia o caractersticas necesarias para soportar
construcciones muy extensas o pesadas. Algunos mtodos utilizados en
cimentaciones profundas son:
Pilas y Cilindros.-
Es un miembro estructural subterrneo que tiene la funcin que
cumple una zapata, es decir transmitir las cargas que soporta al
suelo.Sin embargo, en contraste con una zapata, la relacin de la
profundidad de la cimentacin con respecto a la base de las pilas es
por lo general mayor que cuatro, mientras que para las zapatas,
esta relacin es menor que la unidad.
Pilotes.-
Son miembros estructurales con un rea de seccin transversal
pequea en comparacin con su longitud. Se hincan en el suelo a base
de golpes generados por maquinaria especializada, en grupos o en
filas, conteniendo cada uno el suficiente nmero de pilotes para
soportar la carga de una sola columna o muro. Son elementos de
cimentacin esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento
prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en
el terreno (pilotes de extraccin ejecutados in situ).
Funcin de los pilotes:
Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantara
normalmente una zapata o una losa de cimentacin, es demasiado dbil
o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se
transmiten al material ms adecuado a profundidad por medio de
pilotes o pilas.La diferencia entre estos elementos es algo
arbitraria. Evidentemente los pilotes se utilizan cuando las
condiciones del suelo no son adecuadas para el empleo de zapatas o
losas de cimentacin o cuando la construccin de estas en los lugares
dispuestos para su emplazamiento es inadecuada, antieconmica o bien
no viable.
Por consiguiente los pilotes van generalmente asociados con
problemas difciles de cimentacin y con las condiciones peligrosas
del suelo.Sin embargo, esto no significa que las cimentaciones
sobre pilotes sean peligrosas, es una advertencia para los
inexpertos e imprudentes, particularmente para los propietarios y
constructores.
El planteamiento de una cimentacin con pilotes y frecuentemente
la realizacin de sta requiere obtener todos los datos que puedan
conseguirse de un modo razonable sobre las caractersticas del suelo
sobre el que se va a cimentar, estudiar y comprobar las posibles
soluciones para la cimentacin, eliminar hasta donde sea posible,
toda incertidumbre que pueda evitarse y respetar el sano criterio
profesional de la ingeniera.
Tipos de pilotes
Los pilotes se construyen en una gran variedad de materiales,
longitud y forma de su seccin, y que se adaptan a diversas
necesidades de carga, colocacin y economa. Entre algunos de los ms
comunes tenemos:
Pilotes de madera: Son el tipo de pilote ms antiguo, ya desde la
poca del Imperio Romano se utilizaban. Proporcionan una cimentacin
segura y econmica con ciertas restricciones, su longitud est
limitada por la altura de los rboles disponibles. No pueden
resistir esfuerzos debidos a un fuerte hincado ya que pueden
romperse fcilmente, sobre todo cuando se penetran estratos muy
resistentes.
Pilotes de concreto:Son de los ms usados en la actualidad, los
hay de seccin circular, cuadrada y octagonal y en tamaos de 8, 10 y
12 metros.Pueden dividirse en dos categoras: colados en el lugar
-in situ- y precolados. Los colados en el lugar pueden ser con o
sin ademe.
Los precolados pueden ser tambin preesforzados con el fin de
reducir las grietas que se forman por el manejo e hincado adems de
que proporciona resistencia a los esfuerzos de flexin. Todos los
pilotes de concreto son reforzados con acero a para evitar que
sufran daos durante su transportacin y colocacin.
Pilotes de acero:Los tubos de acero se utilizan mucho como
pilotes y usualmente se llena de concreto despus de hincados, y si
el hincado es violento es posible utilizar perfiles I o H de acero.
Estos pilotes estn sujetos a corrosin, aunque el deterioro no es
significativo aunque si se hincan bajo el mar, la accin de las
sales puede ser importante.
Pantallas isostticas.- Pantallas hiperestticas.-
III. PROCESO CONSTRUCTIVO.-
Tareas Previas.-
Deber realizarse el Informe Geotcnico determinando los
siguientes puntos: Corte estratigrfico y nivel de la capa
fretica.Caractersticas mecnicas (mdulo endomtrico, etc.)Profundidad
de la cimentacin (estimada).Grado de agresividad del suelo.
Trabajos previos de desmonte o vaciado, dejando preparada la
superficie con suficiente planeidad para replantear las zapatas.
Terreno Apto: Antes de comenzar con las tareas de cimentacin por
losa, deber verificarse que no existan zonas blandas o cavernosas
que dificulten los trabajos, y tener conocimiento si existe agua en
el terreno, a fin de efectuar los achiques que se requieran. Tambin
deber considerar las cimentaciones prximas y la existencia de
servicios que puedan afectar el desarrollo de la obra. Hormign:
Comprobar mediante ensayos que el hormign, materiales y
componentes, sean los adecuados; del mismo modo los equipos de
transporte, colocacin y vibrado propuestos.Se controlar la
resistencia del hormign mediante ensayos de ejecucin (series de
probetas). Encofrado: se comprobar que los elementos componentes
del mismo sean los propuestos; que posean el dimensionado correcto
para resistir su peso propio y el peso del hormign y la carga de
los encofradores que deber sustentar y otras posibles sobrecargas
accidentales que pueda llegar a resistir, sin deformaciones
apreciables, considerando el mtodo de compactacin empleado.
Replanteo.-
Los trabajos de replanteo estarn a cargo de un topgrafo quien
tendr la ayuda de una estacin total para obtener mayor precisin en
los datos.El replanteo se efecta mediante la colocacin de estacas o
camillas de madera en las esquinas de la excavacin, con las
especificaciones de las cotas a que se deber bajar tomadas desde la
cabeza de la estaca, marcando el borde de la losa con pintura o
yeso.
Ejecucin.- Excavacin y Hormign de Limpieza:Despus del replanteo,
se inicia la excavacin con una retroexcavadora con cuchara si fuese
terreno de trnsito; en caso de terreno rocoso o conglomerado se
emplea martillo, reservando el material acopiado para su posterior
relleno o para transporte a vertedero.Cuando se llega al fondo de
la excavacin, se realiza la nivelacin y se comprueba si el terreno
es el previsto para cimentar (conforme a condiciones de tensin
admisible).Las dimensiones de la losa sern las indicadas en los
planos con una tolerancia de 5 cm.Previo a la colocacin del hormign
de limpieza, se procede a la limpieza del fondo, eliminando
materiales sueltos para lograr una superficie plana y horizontal.Se
colocan clavos ubicados uniformemente sobre la superficie de la
excavacin marcando la cota del hormign de limpieza que debe
coincidir con la cota inferior de la losa.Si fuese necesario, a
continuacin se coloca el encofrado lateral correspondiente
comprobando dimensiones y pendientes.Luego se coloca un hormign de
limpieza nivelando el fondo de excavacin para dejarlo preparado
para la colocacin de la armadura.
Armaduras: Elaboracin y Colocacin.Las armaduras se preparan
previamente de acuerdo a los planos del proyecto. Se colocan con
las separaciones correspondientes y los recubrimientos consignados
en el proyecto, verificando la disposicin correcta, en especial las
esperas para efectuar los solapes.Marcar sobre la armadura
principal, la posicin de las barras de reparto antes de su
colocacin.Se emplearn separadores de las dimensiones adecuadas para
respetar los recubrimientos indicados en el proyecto, de acuerdo a
lo indicado en EHE (tablas). Para piezas hormigonadas contra el
terreno, se realizar un recubrimiento mnimo de 7 cm.Cuidar las
longitudes mnimas de anclajes y solapes de esperas, las mismas se
ajustarn a la normativa en vigor EHE.Si las esperas llevan tiempo
expuestas a la intemperie, sern limpiadas y revisadas para
comprobar su buen estado de conservacin.Para obtener la rigidez
necesaria, se realizar el atado de las armaduras a fin de impedir
movimientos durante el hormigonado y se dispondrn rigidizadores y
pates para mantener la separacin entre parrillas, debiendo
controlar que los recubrimientos sean los correctos.
El Hormigonado:Ya comprobada la colocacin de la ferralla, se
realiza el replanteo de la cota de hormigonado colocando marcas de
pintura o barras de acero laterales. Para facilitar la nivelacin de
la superficie de hormign, se disponen cuerdas entre las marcas
indicadas.Se limpia la zona quitando suciedades y materiales
sueltos. Si despus de lavada la superficie presenta charcos, stos
deben secarse.La puesta en obra se efecta con bomba o gra con
cubilote.El hormign se vierte en forma directa desde una altura
menor o igual a 1,5 m. evitando la segregacin y tomando los
recaudos correspondientres en tiempos de mucho fro o calor, ver
EHE.Debe cuidarse que con el vertido no se produzcan
desplazamientos de encofrados o armaduras, eviatndo la formacin de
juntas, coqueras y planos de debilidad en estas secciones.El
hormign se coloca de modo continuo o en capas, con esperas de
manera que cuando se coloca una capa, la anterior an debe presentar
estado plstico para impedir la formacin de junta fra.La compactacin
se realiza con vibradores de aguja, cuidando que la aguja se
introduzca en la masa vertical, en forma rpida y profunda y debe
extraerse lentamente y a velocidad constante.Se compacta en
tongadas no mayores a 60 cm.; cuando se hormigona por tongadas, la
aguja del vibrador penetrar en la capa inferior unos 10 a 15
cm.
Curado:El curado se realiza en toda la superficie expuesta por
riego de agua durante 7 das o con un lquido especial de curado
(filmgeno). Se efecta inmediatamente despus de finalizado el
vibrado y enrasado final para evitar la formacin de fisuras de
retraccin plstica con la prdida de humedad.Los paramentos
encofrados se curan inmediatamente despus del desencofrado.Los
curados con agua se realizan durante un lapso no menor a 4 das. Si
las temperaturas son muy bajas, se extiende el curado a 7 das.
IV. CONCLUSIONES.-
La cimentacin es una de las partes ms importantes de la
edificacin ya que es la que soporta la estructura, teniendo en
cuenta que para cada tipo de suelo dependiendo de su nivel fretico
y estratigrafa se emplea una cimentacin diferente.
La cimentacin es la parte estructural del edificio, encargada de
transmitir las cargas al terreno.
Las cimentaciones superficiales, se llevan a cabo cuando existe
en el terreno, a poca profundidad, una capa suficientemente
resistente para soportar el edificio.
La eleccin de los cimientos para un edificio determinado
depender de la fortaleza de la roca y el suelo, la magnitud de las
cargas estructurales y la profundidad del nivel de aguas
subterrneas.
Para el trazo se debe de respetar las medidas del terreno para
evitar problemas. Se debe saber dnde van a quedar las entradas de
agua, luz y drenaje y se debe considerar el ancho de las
cimentaciones.
Los cimientos corridos son los ms utilizados dentro de nuestro
medio, debido a su fcil colocacin, su soporte, resistencia
adecuada, al igual de la su buena distribucin de cargas.
El hierro para la realizacin de estribos y eslabones debe ser
doblado con una grifa, con un ngulo de 45.
Para dar mayor estabilidad al armado de las columnas, los
estribos y eslabones deber ir colocados de manera alterna.
Se debe vibrar el concreto durante todo el proceso de la
cimentacin.
El encofrado o formaleta debe ser de madera ya que se exige que
sea rgido, existente, y limpio para la fundicin del cimiento.
Las armaduras deben ir centradas vertical y horizontalmente para
evitar que no hayan corrimientos durante la fundicin.
Todos los elementos verticales deben ir anclados desde la base
inferior de los elementos horizontales.
V. BIBLIOGRAFA.-
Sociedad Mexicana de mecnica de Suelos A.C. (2001) Manual de
cimentaciones profundas. Edit. Copyright Mxico. Luis Arnal Simn,
Max Betancourt Surez (1994) Reglamento de Construccin para el
Distrito Federal Edit. Trillas Mxico. Jurez Badillo, Rico Rodrguez
(1995) Mecnica de suelos, fundamentos de la mecnica de suelos.
Edit. LIMUSA S.A.de C.V. Mxico.
Cimentaciones Superficiales y Profundas 5
