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Captulo 9

Cimentacin

Introduccin

La cimentacin ms conocida es la mampostera de

piedra pegada con mortero de cemento.

En terrenos arcillosos como el de la ciudad de Mxico resul-

tan mejores las cimentaciones rgidas de concreto armado.

El cuerpo humano es sustentado por las piernas, y transmi-

te la carga (su peso) a travs de las plantas, al terreno que

lo recibe. (vase figura 9-1. a y b)

A semejanza del cuerpo humano, la construccin transmite

la carga al terreno por la cimentacin. Al transmitirse la

carga al terreno, hay que considerar la capacidad de ste

para soportarla.

Pongamos de ejemplo un suelo blando; recargamos el

cuerpo sobre una vara, y sta se va a hundir.

Llevemos el ejemplo anterior, a la construccin. En terre-

nos blandos es ms fcil que se hunda un poste o columna

que un cimiento o la losa de cimentacin. La explicacin

tcnica es la siguiente:267

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Figura 9-1. La construccin transmite la carga alterreno por la cimentacin.


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La carga que se ejerza sobre el terreno tender a pene-

trar. (vase figura 9-2. A)

El terreno contrarrestar el peso en sentido contrario,

es decir, impedir la penetracin (resistencia o capaci-

dad de carga del suelo). (vase figura 9-2. B)

Carga y suelo constituyen un equilibrio de fuerzas; si la

carga es mayor que la resistencia del suelo, se hundir

el peso (objeto, persona, cimentacin, etc.). Por el con-

trario, si el peso es menor que la resistencia del suelo,

no habr hundimiento.

Si el peso que tiende a penetrar en el suelo se reparte

en una superficie mayor, el hundimiento ser menor, o

se equilibrar. Tcnicamente, se estn distribuyendo o

repartiendo cargas en el terreno. A mayor superficie

de cimentacin, mayor distribucin de carga (menoshundimiento). Un ejemplo claro es el expuesto en las fi-

gura 9-2 c y 9-2 d. Para reforzar el concepto: si una

persona camina en la playa, sus pies se hundirn, sin

embargo, al acostarse el hundimiento de su cuerpo es

menor, es decir, esta distribuyendo su peso en el suelo

en una mayor superficie.

Tcnicamente, se dice que la resistencia de un terreno

se mide en kg/cm (kilogramos por centmetro cuadra-

do) o ton/m (toneladas por metro cuadrado), es decir,

la carga que puede resistir el terreno por la unidad desuperficie sin que se hunda o peligre la construccin:

de aqu la clasificacin de suelos en blandos, medianos

o duros. (vase figura 9-2. E)

Los suelos blandos requieren o requerirn mayor cui-

dado porque tienen menor resistencia a la penetra-

cin; obviamente, los suelos duros tienen mucha

resistencia a la misma.

Si decimos que un terreno tiene una resistencia de 5

ton/m (cinco toneladas por metro cuadrado), indicamos

que soportar una carga mxima de cinco toneladas por

cada metro cuadrado. Al sobrepasarse las 5 toneladas, el

terreno tender a hundirse.

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El captulo referente a estudios preliminares describe e

identifica los tres grandes grupos de suelos: blando,

mediano y duro.

Tcnicamente, la capacidad de carga se puede investi-

gar para obtener la solucin de la cimentacin que se va

a emplear. Todo tipo de terreno tiene diferentes mate-

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Figura 9-2. Resistencia del suelo donde se quiere construir.


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riales, los cuales se clasifican segn su tamao y resisten-

cia.

Clasificacin granulomtrica

del terreno

Limos 1 mm

Arenas 1 a 3.5 mm

Gravilla o granzn 3.5 a 10 mm

Grava tamao mximo 10 a 38 mm

Cantos rodados 38 mm

Clasificacin del terreno por su cohesin

Terrenos suaves

Resistencia

Terrenos del valle de Mxico 2 a 5 ton/m

Terreno de aluvin (depsito arcilloso-arena) 5 a 10 ton/m

Tierra firme y seca natural 10 ton/m

Arcillas blandas (sustancia mineral impermeable y

plstica, barro) 10 a 15 ton/m

Arena limpia y seca en lechos naturales confinados 20 ton/m

Arena compacta 40 ton/m

Arena compacta confinada conglutinada 40 ton/m

Terrenos duros

Gravas y arenas mezcladas con arcilla secaResistencia

40 a 60 ton/m

Esquistos o rocas compuestas o conglomerados 80 a 100 ton/m

Piedra arenisca en lechos compactos 200 ton/m

Piedra caliza en lechos compactos 250 ton/m

Roca grantica 300 ton/m

(Los coeficientes dados son de trabajo)

Si el terreno es de clasificacin suave y adems se ubica en

zona de muy alta o alta sismicidad, lo aconsejable es apo-

yarse en las autoridades locales de obras pblicas, o en un

profesionista en materia de construccin (arquitecto o

ingeniero civil), a fin de obtener una solucin segura para la

vivienda que se va a construir.

La cimentacin es el elemento estructural que soporta el

peso de la construccin y transmite las cargas al terreno en

que se encuentra, en una forma estable y segura.

El tipo de cimentacin depende del tipo de terreno (resis-

tencia), la pendiente del mismo, las cargas a transmitir, los

materiales y los sistemas constructivos. Los tipos de

cimentacin superficial ms comunes son :

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Tipos de cimentacin

Con los elementos vistos anteriormente , estamos ahora en

posibilidad de conocer en detalle la construccin de los

cimientos para una casa. Existen otros tipos de cimenta-

cin adems de los que se proponen, los cuales no sonapropiados a los prototipos arquitectnicos sugeridos.

La zapata

Sirve para transmitir al suelo las cargas y el peso soporta-

dos por el muro.

Sus dimensiones y armados varan segn el tipo de suelo y

las cargas que resiste.

Las zapatas se construyen normalmente centradas en el

eje del muro (figura 9-3 a), pero en los casos donde hay

colindancia con otra casa es necesario construirlas hacia

un solo lado del muro (figura 9-3 b).

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Figura 9-3.


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Figura 9-4. Para alturas de 2 m deber utilizarse, en lugar del enrase, un muro de contencin de concreto armado.


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Zapatas corridas de concreto armado

Estos cimientos constituyen un apoyo continuo bajo los

muros a la vez que forman una retcula rgida en la base

de la casa que le da solidez y le permite a todos los

muros formar una sola unidad. Las zapatas estn forma-

das por dos elementos: zapata y trabe de reparticin.(ver figura 9-5).

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La cadena o trabe de reparticin tiene como funcin ligar o unir los muros en su base formando una retcula. Lo ms conveniente ser que esta retcula est formadapor rectngulos cerrados.


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Figura 9-5 Para lograr la integracin deseada de la retcula de cimentacin es necesario que las trabes de cimentacin se unan en las esquinas o en las cruces como seindica (los anclajes en escuadra y dobleces se tratan en un captulo aparte).


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Caractersticas recomendadas para dimensiones y armado de zapatas corridas

Zapata central

Suelo blando Suelo medio Suelo duro

Casa de un

piso

Casa de dos

pisos

Casa de un

piso

Casa de dos

pisos

Casa de un

piso

Casa de dos

pisos

Ancho A cm 100 180 60 80 60 60

Peralte B cm 15 25 15 20 15 15

Alternativa 1.

Armado con

varilla grado 42

Armado C #3E20 #3E15 #3E20 #3E15 #3E20 #3E20

Armado D #3E30 #3E30 #3E30 #3E30 #3E30 #3E30

Alternativa 2.

Armado con

varilla 6000

Armado C

@ 20

@ 15

@ 20

@ 15

@ 20

@ 20

Armado D

@ 30

@ 30

@ 30

@ 30

@ 30

@ 30


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Figura 9-6. Zapata central


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ZAPATA DE COLINDANCIA

Suelo blando Suelo medio Suelo duro

Casa de un piso Casa de dos

pisos Casa de un piso

Casa de dos

pisos Casa de un piso

Casa de dos

pisos

Ancho A

cm

100 150 60 80 60 60

Peralte B

cm 20 30 20 25 20 20

Alternativa 1.

Armado con

varilla grado 42

Armado C #3E15 #3E10 #3E15 #3E10 #3E15 #3E15

Armado D #3E30 #3E30 #3E30 #3E30 #3E30 #3E30

Alternativa 2.

Armado con

varilla 6000

Armado C

@ 15

@ 10

@ 15

@ 10

@ 15

@ 15

Armado D

@ 30

@ 30

@ 30

@ 30

@ 30

@ 30


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Figura 9-7. Zapata de colindancia.


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Para asegurarse de que durante el colado de la zapata no

se contamine el concreto o el suelo absorba el agua de la

mezcla, es conveniente construir una plantilla que haga las

veces de molde por la parte inferior (figura 9-11).

La plantilla puede construirse con una mezcla de concreto

muy pobre o bien con pedacera de piedras o tabiques api-sonados (figuras 9-8, 9-9 y 9-10).

En el caso de que, por la pendiente del terreno, sea necesa-

rio hacer escalonamientos en la cimentacin, siempre

deber apoyarse esta ltima sobre suelo firme. Se ocasio-

naran problemas graves a la casa si una parte de la cimen-

tacin se apoyar sobre un suelo diferente a aquel donde

se apoya el resto (figura 9-12). Los escalonamientos de lazapata y la trabe de coronamiento podrn hacerse en los

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Figura 9-8.Plantilla de concreto pobre. Figura 9-9. Plantilla de pedacera de piedra.. Figura 9-10. Plantilla de tabiques apisonados.


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castillos, los cuales tendrn que desplantarse desde el

cimiento ms bajo (figura 9-13).

Los castillos debern siempre anclarse en la parte ms

baja de la cimentacin, es decir, en la cadena de reparti-

cin. Su armado deber colocarse antes del colado de las

zapatas.

Ser necesario planear los lugares por donde las tuberas

de instalaciones atraviesen las zapatas para que durante

su colado se deje un hueco con el respectivo refuerzo.

Es muy conveniente impermeabilizar las coronas de las

zapatas para evitar humedad y salitre en los muros.

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Figura 9-11. El concreto no debe contaminarse con el suelo ni el suelo debeabsorber agua de la mezcla.

Figura 9-12. El apoyo sobre suelo diferente causa problemas.


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Figura 9-13. Castillos.


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Zapatas de piedra

Los cimientos son los apoyos que sirven para tomar el peso

de la vivienda y transmitirlo al suelo en una mayor rea de

manera uniforme.

Los hay aislados (para columnas) y corridos (para muros);tambin pueden ser interiores (sus dos parmetros inclina-

dos) y colindantes (con un paramento vertical).

La medidas del cimiento dependen de la resistencia de

terreno y del peso de la vivienda. La ayuda tcnica nos pro-porcionar la clase y las medidas de los cimientos que se

emplearn.

Lo mejor ser que toda la trabe de reparticin sea colada

de concreto junto con la zapata, pero si se requiere mayor

economa en la construccin para profundidades de des-

plante mayores de 60 cm, puede utilizarse un enrase con

bloques huecos de concreto y una segunda cadena de

reparticin ms pequea al nivel del piso.

Esta segunda cadena podr omitirse si la casa est sobresuelo firme y no est localizada en zona ssmica. Los hue-

cos de block en el enrase debern rellenarse con concreto.

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Figura 9-14. Es muy importante impermeabilizar las coronas de la zapata para evitar humedad y salitre en los muros.


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Zapatas con block o losas de cimentacin

Para moldear la zapata corrida, previamente se tendrn los

niveles de desplante, las alturas de la zapata y contratrabe.

Cuanto ms profunda sea la cimentacin, el ancho de la

cepa tendr ms dimensin, para poder maniobrar sin difi-

cultad en la elaboracin de la cimbra.

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Figura 9-15. Zapatas con block o losas de cimentacin


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Cimbras

Las cimbras o moldes se realizan con madera, por su facili-

dad de manejo para dar la forma deseada.

La cimbra de madera que est en contacto directo con el

concreto puede ser usada de cuatro a seis veces, Tambin

se puede usar triplay, fibracel, metal, etctera.

Para usar los llamados cajones hechos a base de tabla de

2.5 cm. (1) de espesor y con refuerzos laterales con tabla

de 3.81 cm (1/2) en tamaos alrededor de un metro. Este

tipo de piezas evita el desperdicio de madera, ya que no hay

que estar cortando continuamente.

Zapata y trabe de concreto

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Figura 9-16. Zapata y trabe de concreto.


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Uso de cajones prefabricados

Al cimbrar se verifican las medidas de la cimentacin

requerida, la nivelacin (con burbuja) de las piezas as

como el plomo, y previamente se habr revisado el armado.

La cimbra puede deformarse sin desarmarse debido a los

esfuerzos que soporta durante el vaciado del concreto.

Cada uno de los elementos que forman el molde debernestar perfectamente unidos y rgidos, con las separaciones

y dimensiones correctas.

Perspectiva

Estacas de 2x 2cada 50 cm

Tablas de 4u 8por 1de espesor

Polines de 4

x 4

Separadores de 1

x 4a cada 60 cm

Cajones de tabla o duela

Troqueles de 1

x 4a cada 70 cm

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Figura 9-17.


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Figura 9-18.


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Tensores

La altura y la seccin son dos aspectos importantes a con-

siderar en el reforzamiento de la cimbra. Sobre esta base

hay que elegir los puntos de ubicacin de los refuerzos

para resistir los empujes del concreto sobre los cachetes,

los que aumentan de arriba hacia abajo . (figura 9-19. a)

Los empujes del concreto son mayores en la parte baja, y

para contrarrestarlos se rigidizar la cimbra con tensores

y separadores a lo largo de la altura.

Los tensores son una solucin econmica y eficaz , paraimpedir la separacin de los tableros (cachetes) ante el

empuje del concreto.

Dependiendo del esfuerzo que van a resistir se hacen de

alambre o de varilla (1/4").

Para reducir las secciones de la cimbra se ponen los tenso-

res y separadores en los tableros.

Los separadores evitarn que se cierren los tableros por

efecto de los tensores (vase la figura 9-19. b ).

Los separadores se han de colocar en la zona donde van los

tensores, y deben coincidir con las costillas del cimbrado

(atiesadores).

Los separadores pueden ser interiores, pueden ser a base

de varilla o varilla roscada.

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Figura 9-19. a) Presin del concreto sobre la cimbra b) Tensores y separadores de cimbra


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Zapatas corridas de concreto ciclpeo

Es igualmente aplicada en los casos donde se decida utili-

zar zapatas corridas de concreto armado, slo que ofrece

mayores ventajas en economa de materiales y rapidez de

ejecucin para aquellos terrenos donde exista disponibili-

dad de piedra con tamaos entre 10 y 30 centmetros.

Sin llegar a ser una mampostera de piedra, el concreto

ciclpeo se construye vaciando el concreto en la cepa, y las

piedras se colocan en forma uniforme sin llegar a saturar-

lo. Es muy importante que el concreto se coloque antes que

las piedras para evitar que se formen huecos en l.

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Figura 9-20. Zapatas corridas de concreto ciclpeo


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Cadena o trabe de reparticin

Igual que en las zapatas, tiene como funcin unir o ligar los

muros en su base formando una retcula, la cual deber for-

mar rectngulos cerrados.(ver uniones de las cadenas en

la parte de zapatas.)

Tambin existen castillos armados soldados de fbrica

conocidos como castillos electrosoldados. Le proporcio-nan a la cadena de reparticin la misma resistencia que si

se emplean armados tradicionales, con la ventaja de que es

ms fcil de instalar, rpido y es ms econmico. Este pro-

ducto se solicita con los distribuidores de materiales como

castillo electrosoldado 15-25-4.

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Figura 9-21. La cadena de reparticin puede armarse con varilla o con castilloelectrosoldado y tendr las siguientes dimensiones y armado.

Figura 9-22 Anclaje de castillo en cadena de reparticin.


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Figura 9-23. Planta retcula cerrada.


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Figura 9-24. Las dimensiones de la cadena o trabe de reparticin en este caso sern siempre las mismas.


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Figura 9-25.


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Figura 9-26. Se indican los armados slo para desplante sobre suelos blandos, porque para suelos medios o duros ser ms econmico utilizar zapatas.


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Losa de cimentacin

La losa se construir con concreto reforzado con varillas o

con malla soldada y se colar al mismo tiempo que las

cadenas de reparticin.

El desplante de la losa se har siempre sobre material

resistente. Si la topografa del suelo es irregular o existen

zonas de material malo o poco resistente como cascajo o

escombro, suelos con materia vegetal u orgnica, etc., se

debern retirar estos materiales y rellenar con tepetate

compactado en capas de 20 cm (vase rellenos en zonas

bajas o cuencas).

En las zapatas, se construir igualmente una plantilla para

evitar que se contamine el concreto durante el colado.

La losa deber armarse con varillas o con malla electrosol-

dada (la malla de tipo gallinero no sirve para este refuer-

zo), y es muy importante que las varillas o la malla se man-

tengan en su posicin antes y durante el colado, porque en

el proceso de construccin se camina sobre ellas. Para

lograr que la posicin del armado superior no cambie se

colocan silletas hechas con varilla de desperdicio, y debe-

rn ser cortadas y dobladas a la medida de la losa.

Para el refuerzo inferior se pueden utilizar calzas o tacones

hechos de piedra laja, concreto, pedazos de varilla de des-

perdicio amarrados, etctera.

La cantidad de silletas y calzas depender del grosor de las

varillas, y se sugiere lo siguiente:

Separacin de calzas y silletas

Varilla nm. 4 @ 100 x 100

Varilla nm. 3 @ 50 x 50

Malla soldada 66-66 @ 60 x 60

Centro de tableros es igual al armado en lecho alto.

Ejes de carga (muros y contratrabes) es igual en lecho bajo.

La losa se armar en dos lechos de refuerzo.

El lecho superior se colocar corrido entre las cadenas de

reparticin y sta al centro del tablero, y el lecho inferior se

colocar con bastones bajo las cadenas de reparticin y

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est en los ejes de carga. Estos dos lechos se colocarn en

las dos dimensiones formando una parrilla, cuando se usanvarillas para el armado del lecho superior.

Este tipo de cimentacin es, sin duda, menos econmico

que los revisados anteriormente. Las losas de cimentacinse emplean slo cuando es necesario transmitir al suelo

esfuerzos de poca magnitud, por ejemplo, en suelos muy

blandos o deformables con alto contenido de agua donde

esfuerzos altos en el suelo producirn hundimientos impor-

tantes, o cuando en conjuntos se requiera por economaniveles, rellenos y compactacin con maquinaria.

La funcin de la losa de cimentacin es formar una placa

que soporte toda la estructura de la casa sobre ella. Estformada por cadenas o trabes de reparticin y la propia

losa.

Preparacin para instalaciones

Antes de empezar la construccin de los cimientos de una

casa, es necesario hacer el trazo de las lneas por donde

van a pasar los tubos de drenaje, es decir, que se dejarn

los huecos o pasos para el drenaje de la tubera.

El trazo del drenaje debe hacerse desde el bao, cocina y

registro, hasta el lugar por donde sale el drenaje a la calle. La

lnea del drenaje debe estar trazada de la manera ms recta

posible. El drenaje debe situarse en el patio o pasillo exterior.

Hay que marcar los sitios donde van a estar los registros,

as como tomar en cuenta que debe haber una distancia de

10 metros mximo entre ellos. Se deben sealar aquellos

puntos donde haya algn cambio de direccin del drenajetambin es necesario ubicar un registro a un metro de dis-

tancia entre el lmite del terreno y la calle.

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