CIMENTACIÓN Definición La palabra cimiento puede significar: 1) terreno o roca, in situ, sobre el que se transmiten las fuerzas originadas por el peso propio de la estructura y sobrecargas que posteriormente actuarán sobre la misma, 2) el conjunto total de las partes estructurales de la infraestructura por intermedio de las cuales se transmiten al terreno o roca que las soporta el peso propio de la superestructura y las fuerzas que actúan sobre ella o 3) una combinación de los dos conceptos anteriores. No se puede determinar con claridad cuál es la línea de separación entre la superestructura y la infraestructura, aunque comúnmente suelen definirse a dichas partes de la estructura como sigue: Superestructura: Es la parte de la estructura que se construye con el fin principal de ser utilizada por el hombre sin preocuparse de cómo será soportada por el suelo. Infraestructura: Es la parte de la estructura que es necesaria para apoyar a la superestructura en su emplazamiento y transmitir al terreno todas las fuerzas que origina dicha superestructura.
Antes de aventurarse aventurarse a la elección elección de un un tipo de de cimentación, cimentación, el ingeniero ingeniero debe, debe, cuando cuando menos, tener una idea de las características físicas, granulométricas, mecánicas, hidráulicas y demás propiedades de interés que pudiera tener el suelo donde se pretende construir una determinada estructura, tales como pueden ser la estratigrafía del suelo, la profundidad del nivel de aguas freáticas, la ubicación geográfica del lugar en sí, su accesibilidad para la transportación de materiales, mano de obra y equipo necesarios para la construcción, la puesta en práctica de ciertos tipos de técnicas constructivas así como los posibles efectos que dicha construcción puede acarrear sobre su entorno (efectos sociales, económicos, ecológicos, etc.) Debe también considerar que para poder conocer las propiedades del suelo que sean de su interés han de realizarse ciertos procedimientos que son tan importantes como la construcción misma, tales como pueden ser el levantamiento topográfico, los sondeos que sean necesarios, ya sean preliminares o permanentes, la instalación de laboratorios in situ para la realización de pruebas a las muestras, etc.
Existen varios tipos de cimentaciones, los cuales dependen entre otras cosas de su forma de interactuar con el suelo, esto es, la manera en que transmiten al suelo las cargas que soportan, también dependen de su técnica de construcción y del material con que son fabricadas así como del material, mano de obra y equipo que se requiere para construirlas, que puede ser sencillo en algunos casos o muy especializado en otros, lo que se refleja directamente en la dificultad para llevarlas a cabo y en su costo. También puede influir la situación económica del lugar de construcción o bien podría darse el caso extremo de que la obra sea tan compleja y el terreno tan malo para construirla que sea necesario desarrollar un tipo de cimentación muy especial.
¿Por qué son importantes las cimentaciones? Es evidente que para que una estructura ofrezca una seguridad y comportamiento razonable ha de contar con una cimentación adecuada. Aunque la cimentación es algo que no llama la atención y pasa inadvertida por los usuarios de la estructura, la organización de sus elementos básicos y el estudio de cada una de sus partes suele a veces exigir del ingeniero o proyectista la mayor destreza y el mejor criterio del que normalmente necesita para redactar el proyecto. La construcción de una cimentación es, a veces, el trabajo más difícil de todos los que se presentan al realizar una obra. La responsabilidad del buen funcionamiento de una cimentación recae sobre el que la estudia y proyecta. El constructor podrá tener problemas para realizar lo que figura en los planos y especificaciones pero no es responsable del mal criterio que se haya seguido para concebir y diseñar el proyecto. También los que proyectan la estructura y deben tomar las decisiones vitales han de enfrentase a problemas complejos. La naturaleza ha dispuesto los materiales en el sitio en que se encuentran en una forma caprichosa, y es difícil averiguar cuál será el comportamiento de estos materiales cuando sean sometidos a la acción de las cargas; las aguas pueden arrastrar el terreno o inundar la estructura, las masas de hielo o los vendavales pueden ejercer presiones de magnitud desconocida; las heladas pueden dar origen a levantamientos y hundimientos. Igualmente la intervención de la mano del hombre puede agravar las dificultades y así es posible topar con una barcaza hundida o con un montón de escombros enterrados bajo el fango o la arena, con una vieja alcantarilla que atraviesa el lugar de ubicación bajo la superficie del terreno, o bien encontrarse con que una parte del terreno está formado por materiales de relleno dudoso, tales como antiguos lechos de ramajes o de materiales flexibles. También puede añadirse que a menudo parece como si los que van a ser propietarios estuvieran resueltos a construir estructuras demás importancia en los sitios más inoportunos y además con una sume de dinero excesivamente escasa. ¿Ha de acobardarse el ingeniero frente a estas dificultades? ¿Debe retirarse a casa y esperar a que aquellas desaparezcan? Lo que tiene que hacer es obtener toda la información posible acerca de los problemas con que se enfrenta, determinar lo procedimientos que puede seguir, estudiar distintas variantes que puede utilizar para soportar la estructura, prever la influencia probable de estas variantes, estimar su costo aproximado, decidir sobre la viabilidad relativa de la construcción, aconsejar sobre lo que él considera como mejor y, finalmente, explicar a sus clientes la naturaleza de los problemas y las razones de sus recomendaciones. Así pues, las decisiones importantes deben estar fundamentadas en el buen criterio y sentido del ingeniero.
Tipos de cimentación y descripciones Tipos de Cimientos:
Cimientos superficiales Cimiento ciclópeo Cimientos de concreto armado Cimentaciones corridas Cimentación por zapatas Cimentación flotante Cimentaciones profundas Cimentación por pilotes Cimientos superficiales: los cimientos superficiales son aquellos que descansan en las capas superficiales del suelo y que son capaces de soportar la carga que recibe de la construcción por medio de la ampliación de base. La piedra es el material más empleado en la construcción de cimentación superficial, siempre y cuando ésta sea resistente, maciza y sin poros. Sin embargo, el concreto armado es un extraordinario material de construcción y siempre resulta más recomendable.
Cimiento ciclópeo: en terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con parámetros verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo es sencillo y económico .
Cimientos de concreto armado: los cimientos de concreto armado se utilizan en todos los terrenos, pese a que el concreto es un material pesado, presenta la ventaja de que en su cálculo se obtienen, proporcionalmente, secciones relativamente pequeñas si se las compara con las obtenidas en los cimientos de piedra.
Cimentaciones corridas: es un tipo de cimiento de hormigón o de hormigón armado que se desarrolla linealmente a una profundidad y con una anchura que depende del tipo de suelo. Se utiliza para transmitir adecuadamente cargas proporcionadas por estructuras de muros portantes. También se usa para cimentar muros de cerca, muros de contención por gravedad, para cerramientos de elevado peso, etc. Las cimentaciones corridas no son recomendables cuando el suelo es muy blando.
Cimentación por zapatas: las zapatas pueden ser de hormigón en masa o armado, con planta cuadrada o rectangular, así como cimentación de soportes verticales pertenecientes a estructuras de edificación, sobre suelos homogéneos de estratigrafía sensiblemente horizontal. Las zapatas aisladas para la cimentación serán de hormigón armado para firmes superficiales o en masa para firmes algo más profundos, salvo las situadas en linderos y medianeras. La profundidad del plano de apoyo o elección del firme, se fijará en función de las determinaciones del informe geotécnico, teniendo en cuenta que el terreno que queda por debajo de la cimentación no quede alterado. Previamente para saber qué tipo de cimentación vamos a utilizar tenemos que conocer el tipo de terreno según el informe geotécnico.
Tipos de zapatas:
Zapatas aisladas Zapata aislada cuadrada Zapata aislada rectangular Zapata aislada descentradas Zapatas corridas Cimentación flotante: cuando la capacidad portante del suelo es muy pequeña y el peso del edificio importante, puede suceder que el solar del que disponemos no tenga superficie como para albergar una losa que distribuya la carga; en tal caso es posible construir un cimiento que flote sobre el suelo.
Cimentaciones profundas: las cimentaciones profundas se encargan de transmitir las cargas que reciben de una construcción a mantos resistentes más profundos. Son profundas aquellas que transmiten la carga al suelo por presión bajo su base, pero pueden contar, además, con rozamiento en el fuste; las clasificamos en:
Cilindros Cajones
Cimentación por pilotes : Un pilote es un soporte, normalmente de hormigón armado, de una gran longitud en relación a su sección transversal, que puede hincarse o construirse “in situ” en una cavidad abierta en el terreno. Los pilotes son columnas esbeltas con capacidad para soportar y transmitir cargas a estratos más resistentes o de roca, o por rozamiento en el fuste. Por lo general, su diámetro o lado no es mayor de 60 cm. Forma un sistema constructivo de cimentación profunda al que denominaremos cimentación por pilotaje. Los pilotes son necesarios cuando la capa superficial o suelo portante no es capaz de resistir el peso del edificio o bien cuando ésta se encuentra a gran profundidad; también cuando el terreno está lleno de agua y ello dificulta los trabajos de excavación. Con la construcción de pilotes se evitan edificaciones costosas y volúmenes grandes de cimentación .
Proceso constructivo de un pilote: El proceso de construcción de pilotes comienza:
Con el replanteo de la ubicación de cada uno de los pilotes tomando en cuenta la ubicación con respecto a eje de referencia y estructurales. Luego de saber la ubicación se procede con un trabajo simultáneo que es el armado del acero de los pilotes y la excavación o perforación .
Excavación o perforación.
Eje de referencia.
Armado del acero de los pilotes.
Se introduce el pilote armado para empezar con el proceso de vaciado del mismo .
Colocación del pilote armado
Antes de que el pre-mezclado llegue al sitio debe estar el acero colocado y los embudos para el vaciado.
Embudo listo para el vaciado.
Pilote terminado
EXCAVACIÓN Es la extracción de tierras al exterior, puede ser por medios manuales, usando pico y palas, o en forma mecánica con excavadoras; siendo el objetivo alcanzar el fondo de cimentación de la edificación, es decir las cimentaciones. Este proceso, generará que al Extraer la tierra que se encuentra en el interior en forma natural (Volumen Natural), se suelte al salir al exterior, debido al Esponjamiento, resultando con un metrado mayor final (Volumen Suelto). La suma de los tiempos empleados en cada una de estas operaciones por separado determina el tiempo del ciclo. CICLO DE TRABAJO
CALZADURAS Son las obras de Cimentación de concreto ciclópeo, que deben efectuarse debajo de otra existente (casa vecina), a fin de poder reforzarla, evitando que se asiente.
PROCESO CONSTRUCTIVO DE CALZADURAS:
Se deberán excavar piques de ancho de 1.0 m máximo y con 2.0 m de profundidad.
Los piques se excavarán alternadamente de manera que entre pique y pique en trabajo quedaran como mínimo, dos piques sin excavar de distanciamiento.
La calzadura obedecerá a los mismos principios del colocado de ladrillos, quedando por lo tanto las juntas verticales siempre interrumpidas, o sea la mitad del ancho de los piques de la calzadura superior.
MURO ANCLADO
Son muros de concreto armado, al cual se le coloca un anclaje, capaz de resistir las tensiones cuando se producen los desplazamientos interiores.
Los anclajes son elementos metálicos estructurales, instalados en el suelo inalterado o en la roca, que permiten transmitir esfuerzos desde la superficie hasta la zona interior del mismo.
PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DE UNA ZAPATA: TRAZO Y EXCAVACIÓN -
Se realiza el trazo de la zapata en el terreno.
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Una vez hecho el trazo de la zapata se procede a excavar hasta llegar a la profundidad especificada
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Se procederá a compactar con una compactadora de motor excéntrico para que vibre y comprima.
COLOCACIÓN DEL SOLADO Se procede a colar una plantilla de concreto con una resistencia a la compresión de f ’c = 100 Kg. /cm2 y un espesor de 5 cm.
COLOCACIÓN ACERO INFERIOR Se procede a colocar el acero inferior de la zapata utilizando varilla de marcas reconocidas que nos garanticen una resistencia de f y = 4200 Kg. /cm2
La varilla deberá de tener un doblez en los extremos para garantizar la adherencia y el anclaje.
COLOCACIÓN ACERO VERTICAL DEL DADO DE LA COLUMNA Se arma el acero del dado de la columna con sus respectivos estribos
COLOCACIÓN ACERO VERTICAL DE LA COLUMNA Se armara la columna, si la columna es de concreto se construirá con su altura final más el anclaje de apoyo en el acero inferior de la zapata.
