Ensayo estructuras. La cimentación

Ensayo de cimentación

Bautista Hernández Miguel Ángel

Departamento de Ciencias de la Tierra, Instituto Tecnológico de Pachuca

4g2: Taller Construcción I

OCADIZ BARRON FERNANDO GABRIEL

27-09-2021

Índice

Introducción …………………………………………………………  3

Marco teórico ………………….……………………………………   3

•        Cimentación

•        Mejoramiento de terreno  

•        Plantillas de desplante  

•        Cimientos

•        Relleno y compactación

Desarrollo ………………………………………………………..   10

Catálogo de conceptos ……………………………………...….   11

Memoria descriptiva …………………………………………….   14

Conclusión ……………………………………………………….   15

Referencias………………….…………………………….……..   15

Fuentes ………………………………………………………..…   16

Introducción

La cimentación en obra arquitectónica comprende el principio de la construcción, ya que es un conjunto de elementos por los que va a estar plantada nuestra estructura y su finalidad es distribuir las cargas de la edificación. En este documento hablaremos de todo lo que comprende esta palabra, empezando por el mejoramiento del terreno, pasando por las plantillas y firmes para cimentación, hasta los cimientos de cualquier material, finalizando con el relleno y la compactación.

Marco teórico  

Cimentación  

La cimentación es un grupo de elementos estructurales que se encuentran bajo nivel de piso, su objetivo es distribuir y repartir las cargas de la construcción o elementos estructurales que estén apoyados al suelo, se distribuyen de forma que no rebasen su nivel de presión admisible y no que no se produzca un colapso en la edificación. “Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados” (Grupo CIPSA, 2005).

Algunos de los propósitos que tiene la cimentación son:

• Ser los suficientemente fuertes y resistentes para no romper por cortante.
• Resistir esfuerzos de flexión que produce el terreno.
• Adaptar a posibles movimientos del terreno.
• Resistir las agresiones del terreno, del agua y su presión, si se llegan a presentar.

Mejoramiento del terreno  

Dentro de lo que son las cimentaciones podemos comprender este punto, lo que es el mejoramiento de terreno consiste en la modificación de una o varias características del suelo a partir de su condición natural, esto significa que podemos hacer que el terreno tenga las características que nosotros necesitamos, ya sea mesclando o usando otro tipo de relleno para posteriormente colocar la plantilla para la cimentación. En general puede decirse que es un método el cual busca obtener un terreno firme, estable, capaz de soportar adecuadamente cargas y condiciones ambientes.

Existen diferentes técnicas de mejoramiento de suelo, la diferencia es que algunas se utilizan en proyectos de mayor exigencia, de igual manera la aplicación de las distintas técnicas depende esencialmente de la naturaleza y la granulometría de los terrenos que se desea mejorar, aquí te explicamos cuales son y en qué consisten:

Compactación dinámica y columnas de balasto

Este método permite tratar el suelo en profundidad, a través de acciones en la superficie. La consolidación dinámica provoca una compactación de suelos granulares.

El principio consiste en dejar caer, en caída libre y de manera repetida una masa de varias decenas de toneladas desde una altura de algunas decenas de metros, posteriormente se procede a la incorporación de balasto en el suelo, realizando de esta manera las columnas de balasto.

Drenes verticales

Los drenes verticales se utilizan para el mejoramiento del suelo con agua. La técnica consiste en hundir verticalmente en el suelo, según una malla regular, un dren prefabricado. Durante la puesta en carga del suelo, los drenes facilitan la evacuación del agua de los poros de la superficie, permitiendo una rápida consolidación de los suelos tratados. La sobrecarga se proporciona por un terraplén de la precarga, o por otros métodos.

Vibro flotación

La vibro flotación, (a veces llamado vibro compactación), se aplica principalmente a suelos granulares, no cohesivos, como arena y grava.

Las vibraciones generar un fenómeno el cual permite que los granos se reorganicen en una forma más densa que mejora las propiedades mecánicas. Esta técnica es comúnmente aplicada a gran escala para la compactación de terraplenes de arena ganados al mar mediante relleno hidráulico.

Columnas balastadas

La técnica de las columnas balastadas es una extensión de la vibro flotación a los terrenos que contienen capas de arcilla, cuyos elementos se pueden variar por la vibración. Las columnas balastadas permiten tratar estos suelos por incorporación de materiales granulares (generalmente llamado balasto) compactados por etapas. Estas columnas también se pueden hacer de mortero o cemento.

También sirven para drenar y permitir una aceleración del proceso natural de consolidación. En zona sísmica, reducen los riesgos de cambio de temperatura.

Inclusiones

Son utilizables para todo tipo de obras en suelo compresible de cualquier tipo, este método reduce en gran medida los asentamientos.

Las inclusiones son generalmente verticales y dispuestas en una malla regular. Deben presentar características a la deformación y rigidez, compatibles con el suelo y las estructuras que deben soportar.

Distintos métodos de aplicación (ya sea por golpeo, vibración) y distintos tipos de materiales (balasto, la mezcla de grava, suelo-cemento y todo tipo de mortero o de hormigón).

Mejoramiento de suelos por sustitución de material

De todos los anteriores este es uno de los más utilizados consiste en retirar el material que algunas veces está en mal estado y combinado con otro tipo de elementos que hacen que el terreno pierda sus propiedades, por lo que se retira y se agrega otro de mejor calidad. Dentro de este tipo de mejoramiento existen distintos tipos de estabilizadores para mejorar el terreno. Los cuales son los siguientes:

Mezclas de suelos: Este tipo de estabilización es de amplio uso. Los suelos de grano grueso, como grava-arena, tienen una fricción interna alta, lo que les permite soportar grandes esfuerzos; Las arcillas, al contrario, tienen notoria cohesión y poca fricción, lo que provoca que pierdan estabilidad ante contenidos de agua altos. La mezcla adecuada de los dos tipos de suelo puede dar como resultado un material estable en el que se aprovecha la fricción interna de uno y la cohesión del otro. Ambos requieren compactación.

Mezcla de cal: La cal disminuye la plasticidad de los suelos arcillosos y es relativamente económica. “Los porcentajes que se utilizan varían normalmente del 2 al 6% con respecto al peso seco del material por mejorar” (Rico Rodríguez, 1978).

Es recomendable no usar porcentajes mayores, ya que, aunque se aumenta ligeramente la resistencia hay un incremento en la plasticidad. La dosificación del cementante dependerá del tipo de suelo.

Mezcla con cemento portland: Se usa principalmente en suelos granulares (arenas y gravas finas). El cemento mezclado con el suelo mejora las propiedades mecánicas de éstos, dando como resultado la disminución de la relación de vacíos y de la plasticidad de los suelos, así como un aumento en su resistencia y durabilidad. La estabilización consiste en agregar cemento Portland en cierta proporción (usualmente 3 – 8 % por volumen de mezcla).

Plantillas de desplante

Este tipo de construcción es utilizada con gran frecuencia cuando se construyen cimentaciones de piedra (cimiento ciclópeo). La plantilla de desplante se construye en la parte inferior de la zanja, que servirá para el desplante del cimiento. Uno de los efectos principales que tiene la construcción de la plantilla es el repartir los esfuerzos sobre el suelo de una manera más uniforme.

Es por ello que tiene una gran utilización en terrenos de baja dureza, ya que es recomendable antes de su colocación compactar con un pisón de mano o si se cuenta con una bailarina (máquina compactadora de zanjas) la superficie que se desea extender la plantilla. Las dimensiones de ésta serán de acuerdo a el ancho de la cimentación que se desea construir. Una vez extendida la plantilla se procederá a la cimentación.

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