Cimentaciones

CIMENTACIONES (1/10/14)

“La estabilidad de una obra depende de última instancia de su cimentación, por lo que el estudio de esta exige gran cuidado” (Pablo Padilla, 1970, p.181)

La cimentación 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 cimentación posee un área en planta muy superior a la suma de las áreas de todos los soportes y muros de carga.

TIPOS DE CIMENTACIONES

Cimentaciones superficiales o directas: Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

 Zapatas:

• Zapatas aisladas.

• Zapatas corridas.

• Zapatas combinadas.

 Losas de cimentación.

Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo. A continuación los tipos de zapata:

Zapatas aisladas: Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. Es el tipo de zapata más 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 más de un pilar.

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.

Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida.

Zapatas combinadas: Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a un menor momento resultante.

Losas de cimentación: Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas. Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o la presión admisible en el suelo es tan pequeña que las zapatas individuales van a cubrir más de la mitad del área del edificio, es probable que la losa corrida sea más económica que las zapatas.

Las losas de cimentación se proyectan como losas de concreto planas y sin nervaduras. Las cargas que obran hacia abajo sobre la losa son las de las columnas individuales o las de los muros. Si no hay una distribución 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 cimentación, o bien usando marcos rígidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es entonces cuando se forman los llamados cajones de cimentación. En la siguiente figura se muestran a grandes rasgo la representación de losas de cimentación.

Consideraciones generales

• Desventajas

Cabe mencionar que entre más grande sea la losa más costosos resultan los procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser preferente una cimentación a base de pilas o pilotes. El costo de construcción no es la única desventaja de este tipo de cimientos, al estar en contacto con el suelo una gran área de la losa, es necesario protegerla contra la acción de la humedad, la acción de los álcalis y la lixiviación entre otros fenómenos indeseables para el buen funcionamiento de la cimentación.

• Drenaje, impermeabilización y protección contra la humedad

Es casi inevitable que ocurran filtraciones de agua en los sótanos de los edificios, ya que es precisamente esta parte de la construcción la que está en contacto directo con el suelo, más aún si consideramos los posibles defectos de la construcción. También es importante el considerar las condiciones de aguas freáticas del suelo al proyectar la profundidad de la excavación necesaria para desplantar la losa o cajón de cimentación. Si debe desplantarse por debajo del nivel freático, deben tomarse precauciones especiales para evitar filtraciones importantes dentro de la estructura.

Cimentaciones profundas: Cuando el nivel apto para cimentar está muy por debajo de la zona inferior de la estructura, son elementos de gran longitud con respecto a su sección, que se hincan en el terreno o se construyen en una cavidad previamente excavada en el terreno. Es el caso de los pilotes.

Pilotes: Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña en comparación 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 número de pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro. Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón. Las siguientes figura s representan pilotes prefabricados y dichas estructuras en vista espacial.

Su función: Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaría normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material más 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 cimentación o cuando la construcción de estas en los lugares dispuestos para su emplazamiento son inadecuadas, antieconómicas o bien no viables. Por consiguiente los pilotes van generalmente asociados con problemas difíciles de cimentación 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. Toda incertidumbre que pueda evitarse y respetar el sano criterio profesional de la ingeniería.

Cimentaciones semiprofundas: Cuando el nivel de cimentación se encuentra a niveles intermedios de los casos anteriores, es el caso de los pozos de cimentación, muros de contención, micro pilotes.

Pozos de cimentación o caissons: Los pozos de cimentación se plantean como solución entre las cimentaciones superficiales, (zapatas, losas, etc.) y las cimentaciones profundas, por lo que en ocasiones se catalogan como semiprofundas. La elección de pozos de cimentación aparece como consecuencia de resolver de forma económica, la cimentación de un edificio cuando el firme se encuentra a una profundidad de 4 a 6 mts. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas

Como soluciones constructivas para la ejecución de pozos de cimentación se puede indicar que los pozos rectangulares o circulares están condicionados por los medios manuales de excavación, pudiendo alcanzar profundidades de 30 mts con medios mecánicos. Se puede observar cierta analogía, con los pilotes de gran diámetro.

• Las formas geométricas adoptadas, según la capacidad portante del terreno y su situación respecto a la edificación pueden ser:

• Los pozos circulares suelen variar desde los 0.60 m (dimensión mínima para permitir el acceso de un operario) hasta los 2 m de diámetro.

• Generalmente, al producirse la acción lateral de las tierras sobre el pozo, impide el pandeo de este, por lo que se calcula como un soporte corto.

• Según las solicitaciones, los pozos se pueden ejecutar de hormigón armado, o de hormigón en masa.

• De forma análoga a las zapatas, se deben disponer vigas de atado entre los pozos, para arriostramiento de los mismos, siendo criterio del proyectista cómo y cuándo deben disponerse.

Muros de contención bajo rasante: Se realizan cuando no se considera necesario anclar el muro al terreno, para el sostén de la edificación, debiendo tenerse en cuenta para la ejecución de los elementos de contención, las cargas que les puedan afectar.

Micro pilotes: Son una variante basada en la misma idea del pilotaje, que frecuentemente constituyen una cimentación semiprofundas.

Cita: http://noticias.juridicas.com/

MECÁNICA DE SUELO DE LA INGENIERÍA

La mecánica de suelos es un punto importante para el entendimiento de lo que es cimentaciones. Es una parte del área de la ingeniería que está dedicada a estudiar las fuerzas o cargas que son establecidas en la superficie terrestre. Esta parte de la ingeniería fue inventada en el año 1925 por Karl von Terzaghi.

Antes de realizar cualquier tipo de construcción uno de los pasos fundamentales es realizar un estudio característico del suelo, con el objetivo de conocer las propiedades del mismo y como se puede aprovechar para el uso que deseamos realizar. Si la capacidad del suelo se ve minimizada en relación a la aplicación a la aplicación de fuerzas, es probable que el mismo se deforme y que tenga como consecuencia que se generen algunos acontecimientos secundarios no determinados durante la fase del diseño del proyecto o construcción. Estas deformaciones secundarias pueden traer como consecuencia la proliferación de grietas, fisuras, y en los casos verdaderamente extremos, hasta el colapso de toda la obra. Siempre hay que observar detenidamente mediante un estudio pertinente tanto las condiciones del suelo como la del cimiento que trabaja como un medio de contacto entre el suelo y la estructura.

Cita: http://www.arqhys.com

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