CIMENTACINI. Definicin:Se denominacimentacinal conjunto
deelementos estructuralescuya misin es transmitir las cargas de la
edificacin alsuelo. Debido a que la resistencia del suelo es,
generalmente, menor que lospilareso muros que soportar, el rea de
contacto entre el suelo y la cimentacin ser proporcionalmente ms
grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy
coherentes).
II. Importancia de cimentacinLa cimentacin es importante porque
es el grupo de elementos que soportan a la superestructura; para lo
cual se utiliza la llamada zapata de cimentacin, esta divide las
cargas de la edificacin en partes iguales de manera que ninguna
exceda a la otra, esto solamente no se da cuando se trata de un
terreno de piedra.
III. Tipos de cimentacinLa eleccin del tipo de cimentacin
depende especialmente de las caractersticas mecnicas del terreno,
como su cohesin, sungulo de rozamiento interno, posicin delnivel
freticoy tambin de la magnitud de las cargas existentes. A partir
de todos esos datos se calcula lacapacidad portante, que junto con
la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente
de cimentacin. 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 portante
o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentacin
superficial se valoran otros tipos de cimentaciones.
1. Cimentaciones superficialesSon aquellas que se apoyan en las
capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener ste
suficientecapacidad portanteo por tratarse de construcciones de
importancia secundaria y relativamente livianas.En estructuras
importantes, tales comopuentes, las cimentaciones, incluso las
superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para
garantizar que no se produzcan deterioros. Las superficiales se
clasifican en: Cimentaciones ciclpeas. Zapatas. Zapatas aisladas.
Zapatas corridas. Zapatas combinadas.
A. 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 en proporcin 1:3:5, 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; exceptuando las construcciones auxiliares
como vallas de cerramiento en terrenos suficientemente resistentes.
El hormign ciclpeo se realiza aadiendo piedras ms o menos grandes a
medida que se va hormigonando para economizar material. Utilizando
este sistema, se puede emplear piedra ms pequea que en los
cimientos de mampostera hormigonada. La tcnica del hormign ciclpeo
consiste en lanzar las piedras desde el punto ms alto de la zanja
sobre el hormign en masa, que se depositar en el cimiento.
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.
B. Zapata (cimentacin)
I. Definicin Unazapataes un elemento estructural que sirve
decimentacina unpilar,murou otro elemento superficial,
transmitiendo los esfuerzos que recibe de este al
terreno.LasCimentaciones por Zapatasson un tipo deCimentaciones
SuperficialesUnazapata(a veces llamadapoyo) normalmente aislada,
puede ser empleada en terrenos razonablemente homogneos y de
resistencias a compresin medias o altas. Consisten en un ancho
prisma dehormign(concreto) situado bajo lospilaresde la estructura.
Su funcin es transmitir al terreno las tensiones a que est sometida
el resto de la estructura y anclarla.Cuando no es posible emplear
zapatas debe recurrirse a cimentacinpor pilotajeolosas de
cimentacin.
Tipos de zapatasExisten varios tipos de zapatas en funcin de si
servirn de apoyo a uno o varios pilares o bien sean a muros. Para
pilares singulares se usan zapatas aisladas, para dos pilares
cercanos zapatas combinadas, para hileras de pilares o muros
zapatas corridas.
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 elmomento flectoren 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 3maproximadamente, en estos casos la zapata se
calcula como si sobre ella solo recayese un nico pilar. Una
variante de la zapata aislada aparece en edificios con junta de
dilatacin y en este caso se denomina "zapata ajo pilar en junta de
diapasn".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. Por otra parte en el clculo de vuelco,
donde el peso propio de la zapata y las tierras sobre ellas tienen
un efecto favorable.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
ni riostras. Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la
misma debe quedar empotrado 1dmen el estrato del terreno.La
profundidad del plano de apoyo se fija basndose en el informe
geotcnico, sin alterar el comportamiento del terreno bajo el
cimiento, a causa de las variaciones del nivel fretico o por
posibles riesgos debidos a las heladas. 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. En el caso en que
el edificio tenga una junta estructural con soporte duplicado (dos
pilares), se efecta una sola zapata para los dos soportes. Conviene
utilizar hormign de consistencia plstica, con ridos de tamao
alrededor de 40mm. En la ejecucin, y antes de echar el hormign,
disponer en el fondo una capa de hormign pobre de aproximadamente 5
cm de espesor (emplantillado), antes de colocar las armaduras.Las
zapatas aisladas segn su relacin entre el canto y el vuelo o largo
mximo libre pueden clasificarse en:Zapatas rgidas o poco
deformables.Zapatas flexibles o deformables. Y segn el esfuerzo
vertical est en el centro geomtrico de la zapata se distingue
entre:Zapatas centradas.Zapatas excntricas.Zapatas
irregulares.Zapatas corridas Las zapatas corridas se emplean para
cimentarmuros portantes, o hileras depilares. Estructuralmente
funcionan comoviga flotanteque 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 unelemento estructurallongitudinalmente continuo,
como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno.
Tambin este tipo de cimentacin hace dearriostramiento, puede
reducir la presin sobre elterrenoy 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.Las zapatas corridas se
aplican normalmente a muros. Pueden tener seccin rectangular,
escalonada o estrechada cnicamente. 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
3dmaproximadamente. 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. Si los
cimientos se realizan en hormign apisonado, pueden hormigonarse sin
necesidad de los mismos.Si los trabajos de cimentacin debieran
interrumpirse, se recomienda cortar en escalones la junta vertical
para lograr una correcta unin con el tramo siguiente. Asimismo
colocar unos hierros de armadura reforzar esta unin.Las Zapatas
Corridas son, segn elRNE, aquellas zapatas que recogen ms de tres
pilares. Las considera as distintas a las zapatas combinadas, que
son aquellas que recogen dos pilares. Esta distincin es objeto de
debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente
tres pilares.
Fierros principalesrejillaestriboszapatacolumna
a) Zapatas combinadas A veces, cuando un pilar no puede apoyarse
en el centro de la zapata, sino excntricamente sobre la misma o
cuando se trata de un pilar perimetral con grandesmomentos
flectoresla presin del terreno puede ser insuficiente para prevenir
el vuelco de la cimentacin. Una forma comn de resolverlo es uniendo
o combinando la zapata de cimentacin de este pilar con la ms
prxima, o mediante vigas de atado, de tal manera que se pueda
evitar el giro de la cimentacin.Un caso frecuente de uso de zapatas
combinadas son las zapatas de medianera o zapatas de lindero, que
por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excntricas. Por su
propia forma estas zapatas requieren para un correcto equilibrio
una viga de atado. Dicha viga de atado junto con otras dos zapatas,
constituye un caso de zapatas combinadas.
C. Losas de cimentacin Una losa de cimentacin es una placa
flotante apoyada directamente sobre el terreno. Como losa est
sometida principalmente a esfuerzos deflexin. El espesor de la losa
ser proporcional a los momentos flectores actuantes sobre la misma.
La relacin entre el espesor de la losa, los momentos flectores de
la placa, las cargas exteriores y las propiedades elsticas del
hormign de la losa viene dada por la siguiente expresin:
D. Cimentaciones semiprofundas Excavando uno de los pozos de
cimentacin para unpuente. El tubo de hormign (concreto) se va
hundiendo a medida que se excava. En este caso se lleg a 24 m de
profundidad.Pozos de cimentacinocaissons: Son en realidad
soluciones intermedias entre las superficiales y las profundas, por
lo que en ocasiones se catalogan como semiprofundas. Algunas veces
estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el ro, en
ese caso se trabaja en cmaras presurizadas.Arcos de ladrillo sobre
machones de hormign o mampostera.Muros de contencin bajo rasante:
no es necesario anclar el muro al terreno.Micropilotes, son una
variante basada en la misma idea delpilotaje, que frecuentemente
constituyen una cimentacin semiprofundas.E. Cimentaciones profundas
Se basan en elesfuerzo cortanteentre 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. Algunos mtodos utilizados en cimentaciones profundas
son:Pilotes: son elementos de cimentacin esbeltos que se hincan
(pilotesde desplazamientoprefabricados) o construyen en una cavidad
previamente abierta en el terreno (pilotesde extraccinejecutadosin
situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en losaos 1940comenz
a emplearse elhormign.Pantallas: es necesario anclar el muro al
terreno.pantallas isostticas: con una lnea de anclajespantallas
hiperestticas: dos o ms lneas de anclajes.
F. Vigas de cimentacinFundacin de vigas y suelo paneles de apoyo
se utilizan para las paredes exteriores de los edificios del
marco.Que se establecen en una capa de solucin en apenas fundamento
suficiente.Organizar en la parte superior de unaimpermeabilizacin
horizontal de mortero de cemento-arena.Bordeando los paneles
utilizados en los edificios sin stanos. Dimensiones: Longitud 6,3
m, altura 460 mm, ancho 250 mm.Vigas de cimentacin en los edificios
con paredes de los elementos de pequeo tamao.Losas de pisode
descanso en las barras transversales estante oel diafragma.A menudo
se utiliza espesor de la losa hueca de 220 mm, ancho de 1.200, 1500
mm.Tipos de vigas de cimentacin:Wall - se establecen cerca de los
muros exteriores;conectado - se colocan entre las columnas de
manera que sus ejes coinciden;Clasificacin y archivo - se sitan
entre svyazevymi y en las placas de la pared.No hay anclasRibbed -
saneamiento, espesor de 220 mm.
G. Falsas zapatas Son usadas para evitar la ruptura de
estructuras subterrneas como una cisterna
Vigas de cimentacin
H. PilotesEn ocasiones, cuando comenzamos a realizar la
excavacin para la ejecucin de una obra, podemos encontrarnos
diversas dificultades para encontrar el estrato resistente o firme
donde queremos cimentar. O simplemente se nos presenta la necesidad
de apoyar una carga aislada sobre un terreno sin firme, o
difcilmente accesible por mtodos habituales. En estos casos se
recurre a la solucin de cimentacin profunda, que se constituye por
medio de muros verticales profundos, los muros pantalla o bien a
base de pilares hincados o perforados en el terreno, denominados
pilotes. En cualquier caso el objetivo es adoptar una solucin
constructiva que rena las siguientes condiciones:1. PARTES DE UNA
CIMENTACIN POR PILOTAJE:Soporte o pilar: Elemento estructural
vertical, que arranca del encepado.- Encepado: Pieza prismtica de
hormign armado similar a una zapata aislada, encargado de recibir
las cargas del soporte y repartirlas a los pilotes
- Vigas riostras: Elementos de atado entre encepados. Son
obligatorias en las dos direcciones si el encepado es de un solo
pilote. En encepados de dos pilotes es obligatorio el
arrastramiento en al menos una direccin, la perpendicular a la
direccin de su eje de menor inercia.- Fuste del pilote: Cuerpo
vertical longitudinal del pilote. Las cargar es transmitida al
terreno a travs de las paredes del fuste por efecto de rozamiento
con el terreno colindante.- Punta del pilote: Extremo inferior del
pilote. Transmite las cargas por apoyo en el terreno o estrato
resistente - Terreno circundante: Los pilotes pueden alcanzar
profundidades superiores a los 40 mts teniendo una seccin
transversal de 2-4 mts, pudiendo gravitar sobre ellos una carga de
2000 t. Informacin colaborada por: Sonia E. Mercedes.
2. CLASIFICACIN DE LOS PILOTES
- Segn su forma de trabajo :
- Pilotes rgidos de primer orden.Aquellos cuya punta llega hasta
el firme transmitindole la carga aplicada a la cabeza . La accin
lateral del terreno elimina el riesgo de pandeo .- Pilotes
flotantes.Aquellos cuya punta no llega al firme , quedando hincado
en el terreno suelto y resistiendo por adherencia , su valor
resistente es funcin de la profundidad , dimetro y naturaleza del
terreno . Se sitan en terrenos de resistencia media baja , y
transmiten su carga por rozamiento , a travs del fuste .- Pilotes
semi-rigidos.Aquellos cuya punta llega hasta el firme , pero este
esta tan profundo , o es tan poco firme , que el pilote resiste
simultneamente por punta y por adherencia .
- Segn su forma de ejecucin:Pilotes de hinca prefabricados.Se
hincan en el terreno mediante unas maquinas a golpe de mazas, con
martillo neumtico y son prefabricados, constituidos en toda su
longitud mediante tramos ensamblables . Son relativamente caros ya
que estn fuertemente armados para resistir los esfuerzos durante el
transporte y el hincado en el terreno. Una vez hincado en el
terreno , este ejerce sobre el pilote y en toda su superficie
lateral , una fuerza de adherencia que aumenta al continuar
clavando mas pilotes en las proximidades , pudiendo conseguir
mediante este procedimiento , una consolidacin del terreno . Es
importante indicar que la operacin de hincado del pilote debe de
realizarse siempre de dentro hacia fuera.
- Segn el sistema constructivo :- Pilotes prefabricados
hincados, o apisonados,ejecutados a base de desplazamiento del
terreno.- Pilotes excavados o perforados, ejecutados a base de
extraccin de tierras y relleno de hormign armado .RECOMENDACIONES
PARA LAS CIMENTACIONES
Hacer un apique de mnimo 2 metros de profundidad para observar
la calidad del sueloConsultar con constructores vecinos sobre el
comportamiento de lo cimentado en dicho sueloLocaliza los ejes de
los muros cargueros y muros transversales y comenzar la excavacin
de las vigas de fundicin y el ancho de acuerdo con el nmero de
pisosQuitar la vegetacin, tierra negra, basuras escombros y
tierraSi se encuentra agua caadas antiguas tapadas con tierra o el
suelo es muy blando, consultar con un ingeniero de suelos
Asegurarse de que el fondo de la zanja quede mnimo 50 cm debajo del
terreno destapado Armar las canastas que servirn de refuerzo a las
vigas
- Refuerzo longitudinal:Construcciones de un piso: 4 varillas de
3/8"Construcciones de dos pisos: 4 varillas de 1/2"
- Refuerzo transversal: Estribos cerrados de 1/4" a cada 20 cm
Las vigas deben quedar al mismo nivel, de modo que se conformen
recuadros completos a) Los refuerzos en las intersecciones de las
vigas de amarre debern colocarse como se ilustra en las figuras 4.2
a 4.4b) Fundir las vigas con un concreto de resistencia mnimas de
175 cm2, Se supone emplear una dosificacin 1:2:3 (Cemento: Arena:
Gravilla)c) El refuerzo de las vigas de cimentacin debe tener un
recubrimiento libre mnimo de de 7 cm para garantizar su proteccin
contra la corrosind) En las fundaciones medianeras debe respetarse
la propiedad vecina, colocando los cimientos y muros: teniendo en
cuenta que debe existir vigas de fundacin perpendiculares a la
medianera que garanticen su estabilidade) Prepare el mortero de
pega y revoque el sobre cimiento con una dosificacin 1:3 mas
impermeabilizante, porque as asegura la integridad del sobre
cimiento y evita que por capilaridad la humedad suba a los
muros
Todas las normas y especificaciones se encuentran en el
Reglamento Nacional de Edificaciones, en la E 0. 50Algunas normas
que se deben tener en cuenta:Tendr una profundidad mnima de 0,8m.
Pero si la cimentacin se realiza de una losa de concreto armado ser
de 0,4m.- Se debe tener en cuenta las disposiciones para el
traslape de los fierros y el doblado de los estribos. - La
separacin mnima entre fierros dentro de una viga de cimentacin o de
una columna debe ser 1.5 - Tener en consideracin la dosificacin de
concreto.- En ancho del sobre cimiento ser mayor o igual al espesor
del muro, nunca inferior, porque as se prevn desplazamientos del
muro- El refuerzo de las vigas de cimentacin debe tener un
recubrimiento libre mnimo de de 7 cm para garantizar su proteccin
contra la corrosin.