CIMIENTOS

La estabilidad de una edificacin depende principalmente del cimiento sobre el que est construido. La construccin de un cimiento depende a su vez del tipo de edificacin, y sobre todo, de la capacidad de soporte de carga del terreno. Los suelos blandos, o aquellas que se vuelven blandos cuando se humedecen, requieren de cimientos ms sofisticados y ms caros que los de suelos duros. Los fenmenos naturales, como movimientos ssmicos, huracanes, inundaciones, etc., tambin influyen en la construccin del cimiento. Debido a los numerosos requerimientos y restricciones, hay una gran variedad de cimientos. Con respecto a las construcciones de bajo costo, aqu trataremos brevementealprincipal.

Cimiento Lineal o zapata

Este es el tipo de cimiento ms comn, consiste de una banda continua que soporta un muro de carga a lo largo de su longitud. Tambin es empleado para pontear o volar sobre porciones blandas del terreno en cuyo caso, debe ser reforzado.

Cimentaciones superficiales o directas

baco que transmite el esfuerzo a una cimentacin superficial de una pila depuente. La cimentacin est enterrada y no es visible en la figura.

Esquema que muestra donde se aplican las cimentaciones superficiales (ms baratas) y las cimentaciones profundas. Muchas veces en terrenos malos hay que optar siempre por la cimentacin profunda, incluso para construcciones de poco peso, como una casa pequea.Son 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 este tipo de cimentacin, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal.En estructuras importantes, tales comopuentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en: Cimentaciones ciclpeas. Zapatas. Zapatas aisladas. Zapatas corridas. Zapatas combinadas. Losas de cimentacin.Cimentaciones ciclpeasEn 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. 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 demamposterahormigonada. 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.Zapatas aisladasLas 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 si que es normal adems de aconsejable poner una junta cada 30maproximadamente, 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 bajo pilar en junta de diapasn".

Construccin de una cimentacin por zapata asilada.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 10 cm de espesor (hormign de limpieza), antes de colocar las armaduras. las zapatas tienen hormign.Zapatas corridasLas 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 elCdigo Tcnico de la Edificacin(CTE), 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 cuatro pilares.Zapatas combinadasUna zapata combinada es un elemento que sirve de cimentacin para dos o ms pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un nico elemento de cimentacin, el resultado puede ser un elemento ms estabilizado y sometido a un menormomento resultante.

Consideraciones de DiseoPartes Bsicas de un Cimiento: La zapata sirve para tres propsitos principales:1.proporcionar una base slida, nivelada para los muros del cimiento;2.transmitir el peso de la casa uniformemente sobre el piso;3.resistir las fuerzas de succin de los huracanes. El muro del cimiento tambin tiene tres propsitos fundamentales:1.proporcionar una base nivelada para el muro;2.proporcionar la resistencia a torsin y a flexin necesaria para la construccin de la casa;3.evitar que la humedad del subsuelo suba en los muros.

Dimensiones:Las zapata deben estar suficientemente profundas para alcanzar una buena tierra slida sin plantas, races, materiales de relleno, etc. Las profundidades promedio son de 50 a 110 cm, pero deberan ser considerablemente ms profundas, si se esperan lavado o deslizamientos debido a inundaciones o lluviasEl mtodo fcil de determinar la profundidad de la zapata es preguntar a los vecinos, quienes tienen casas con buena estabilidad (sin grietas ni otros daos). En caso de duda, se recomiendan zapatas ms profundas.El tamao de la zapata depende de la resistencia del suelo y del peso de la casa. La altura preferiblemente debera exceder el espesor del muro o columna y la base debe ser suficientemente amplia para permitir un ngulo de 60 de distribucin de carga. El ancho promedio de las zapatas va de 30 a 60 cm.Los muros del cimiento preferiblemente deben ser ms gruesos que los muros que soportan, y suficientemente altos sobre el piso para proteger al muro de las salpicaduras de la lluvia. Alturas de 20 a 50 cm sobre el suelo son comunes, pero depende de la intensidad de las lluvias y del alero del techo.

Excavacin:Las zanjas de los cimientos deben ser cavadas cuidadosamente para proporcionar una superficie inferior nivelada, dura y muros laterales a ngulos rectos de sta. Deben evitarse los bordes redondeados. La tierra excavada debe ser guardada para relleno, cuando el muro del cimiento est terminado. El relleno debe tener las mismas caractersticas (tipo de suelo, humedad, densidad) que el suelo no alterado que lo rodea.Materiales:Los cimientos pueden hacerse de varios materiales con diferentes calidades. Un buen cimiento de concreto reforzado es el mejor cimiento y el ms resistente para cualquier tipo de edificacin residencial. En donde el cemento es demasiado caro o escaso, otros materiales pueden brindar resultados satisfactorios.Proteccin de Cimientos:La penetracin del agua de la lluvia y humedad del terreno se evita con un buen concreto impermeable, piedra natural, ladrillos cocidos impermeables, pero tambin con una membrana o revestimiento impermeable, y alero protector. Tubos de drenaje tendidos en un lecho de grava a lo largo de la zapata tambin son efectivos. Para la proteccin contra termitas, ver la seccin Agentes Biolgicos.El cimiento puede ser atacado por:1.Lluvia y Viento2.Corrientes Superficiales de agua3.Corriente subterrneas de agua4.Agua de FiltracinAgua subterrneas

Aspectos Diversos:Los suelos arcillosos blandos, inadecuados para construir sobre ellos, pueden ser consolidados proporcionando drenajes verticales que extraigan el agua. Estos pueden ser drenajes de arena rgidos o drenajes flexibles. Se han desarrollado drenajes flexibles efectivos y baratos empleando tejidos de yute y fibra de cocoEl agua del concreto fresco o del mortero de los cimientos de mampostera es absorbida rpidamente por la tierra, si esta es muy seca. Por ello, las zanjas para los cimientos deben ser regadas adecuadamente antes de colocar el material para los cimientos, y as reducir la absorcin. En regiones fras, donde las temperaturas pueden caer por debajo de 0C, el agua en la tierra se puede congelar y expandirse, daando el cimiento y consecuentemente toda la edificacin. Este problema, llamado levantamiento de congelacin, ocurre principalmente en tierras limosas. El problema es evitado colocando las zapatas debajo de la profundidad de la helada, que puede ser de 50 a 100 cm., o ms abajo en climas ms fros.

CIMENTACIONES PROFUNDASEl uso de pilotes es una de las tcnicas ms antiguas del hombre para superar las dificultades de la cimentacin de estructuras en suelos blandos. Antes del siglo XIX, el tipo de cimentacin ms comn en los edificios eran zapatas continuas, y solo si el terreno era incapaz de soportar las presiones que ejercan las zapatas, se usaban pilotes. El diseo de estas cimentaciones estaba basado en la experiencia o simplemente dejado a la divina providencia.Funciones y Usos de los PilotesEl pilote es un elemento estructural que forma parte de la infraestructura de la edificacin, cuyas funciones principales son las siguientes:a) Transferir cargas de la superestructura y del resto de la infraestructura a travs de estratos dbiles o compresibles, a travs del agua o aire, hasta estratos inferiores con la suficiente capacidad de carga como para soportar la estructura, comportndose el pilote como una extensin de columna o pilar. Estos estratos inferiores pueden ser rocas, arcillas duras o suelos de baja compresibilidad. Al pilote que reposa sobre estos estratos se le denomina "pilote de punta" (Fig. 1.1a).

b) Transferir o repartir la carga sobre un suelo relativamente suelto a travs de la friccin de superficie entre el pilote y el suelo. Este tipo de pilote se le denomina "pilote de friccin" y a su vez se puede subdividir, segn Terzaghi, en pilotes de friccin en suelos de grano grueso muy permeable y pilote de friccin en suelos de grano fino o de baja permeabilidad. En la naturaleza es difcil encontrar estratos de suelos homogneos, por lo que no existe un lmite real entre estas categoras (Fig. 1.1b).

c) En situaciones donde el suelo alrededor de un pilote lo mueve hacia abajo, a esto se le denomina"friccin negativa", esta friccin tiende a hundir el pilote y si ste no puede penetrar ms, en la punta del pilote se generar una presin concentrada. Este caso se puede presentar cuando se hinca un pilote en un estrato blando en cuya superficie se coloca un relleno que consolide el terreno, entonces ste al consolidarse generar en las caras del pilote unas fuerzas de friccin hacia abajo que se denominan friccin negativa (Fig. 1.1c).

d) Proporcionar anclaje a estructuras sujetas a subpresiones, momentos de volteo o cualquier efecto que trate de levantar la estructura. Las fuerzas horizontales se resisten por pilotes en flexin (Fig. 1.1d) o por grupos de pilotes verticales e inclinados que actan como un sistema estructural, combinando las resistencias axiales y laterales de todo el grupo (Fig. 1.1e).

e) Alcanzar con la cimentacin profundidades que no estn sujetas a erosin, socavaciones u otros efectos (Fig. 1.1f).

f) Para evitar los daos que puede producir una futura excavacin a la cimentacin de una edificacin adyacente; en este caso el pilote lleva la carga de la cimentacin debajo del nivel de excavacin esperado (Fig. 1.1g).

g) En reas de suelos expansivos o colapsables, para asegurar que los movimientos estacionales no sucedern. (Fig. 1.1h).

h) Proteger estructuras marinas como muelles, atracaderos, contra impactos de barcos u objetos flotantes.

i) Soportar muros de contencin, contrafuertes o cimentaciones de mquinas.

j) Compactar el suelo.

AlcanceLa materia de cimentaciones profundas y el diseo de cimentaciones mediante pilotaje cubren un amplio alcance, sobre el que existen muchas referencias bibliogrficas, tales como las que se presentan en las referencias. El propsito de estas notas es introducir los principales tipos de pilotes existentes en nuestro medio y presentar la evaluacin de la capacidad portante y asentamiento de pilotes bajo carga axial. Se presenta la evaluacin de la capacidad de carga y el asentamiento de pilotes individuales y en grupo, as como las frmulas de hinca y los ensayos de carga.En el Anexo se describe un programa de cmputo que permite determinar la capacidad de carga axial de un pilote en base a frmulas empricas que utilizan resultados de ensayos de penetracin estndar. Se discuten algunos ejemplos de aplicacin de dichas frmulas en la experiencia del autor.

DERRUMBESLos derrumbes son movimientos de tierra, de forma rpida, violenta y espectacular que se producen en fuertes pendientes, originados por la gravedad o por saturacin de agua. Existen muchos factores que contribuyen a la formacin de los derrumbes; principalmente el clima, la topografa y el ser humano. El Clima

Segn las caractersticas que presenta el clima, puede favorecer la inestabilidad del subsuelo al aportar una gran cantidad de agua. La presin que ejerce el lquido en los poros y fisuras del suelo desencadenan el derrumbe. As mismo, las lluvias y la formacin de corrientes de agua por la superficie producen las erosiones de la tierra creando inestabilidad que puede producir un derrumbe. La Topografa

Los deslizamientos ocurren con mayor frecuencia en terrenos de pendiente pronunciada y desprovistos de vegetacin.

EL SER HUMANO:

El clima y la topografa forman parte del natural equilibrio geolgico. Pero este equilibrio por lo general es roto por la actividad constructiva y destructiva del hombre. De esta manera, se contribuye a provocar o acelerar estos fenmenos. Ejemplo de esto son las carreteras que se construyen por zonas montaosas, o en terrenos inestables y pocos comprimidos. Para esto se necesita una planificacin adecuada.

Los efectos que causan los deslizamientos de tierra: Ruptura o agrietamiento del suelo Erosin intensa Sepultamiento de infraestructura (edificaciones) Prdida de vidas Derrumbes Represamiento y generacin de embalses en cauces fluviales con desarrollo de eventuales avalanchas de lodo y rocas.

TEORA DE LA CONSOLIDACIN Clculo del Asentamiento por Consolidacin. Obtencin y utilizacin de la curva de compresibilidad

DEFINICIN DE CONSOLIDACIONEsta disipacin de presin intersticial debida al flujo de agua hacia el exterior se denomina CONSOLIDACION: proceso que tiene dos consecuencias: Reduccin del Volumen de poros. Y AsentamientosEl aumento de la presin efectiva, y un incremento en la resistencia del suelo.PROCESO DE CONSOLIDACIONEl proceso de consolidacin se desarrolla en todos los suelos, pero es ms importante en aquellos donde la permeabilidad es baja (suelos cohesivos). Es necesario predecir: El asentamiento total de la estructura El tiempo en se producir dicho asentamiento

ENSAYOAplicacin de distintos escalones de carga(25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 800, 200 y 25 KN/m2)En cada uno de los escalones de carga, se mide la deformacin para distintos intervalos de tiempo(0.25, 0.5, 1, 2, 4,8, 16, 32, 64, 128,256, 512, etc minutos)

CALCULO DEL ASENTAMIENTO Trazado de la curva de compresibilidad Clculo de la presin de pre consolidacin pc Clculo de los siguientes parmetros de consolidacin: Cc: ndice de compresin Cr: ndice de re compresin Cs: ndice de recuperacin