CIMENTACINLa cimentacin es la subestructura de una edificacin y soporta las cargas acumuladas de las superestructuras

La cimentacin es la base de cualquier construccin, se tienen diferentes tipos segn se requiera por las exigencias del suelo, lo que ser determinado por el calculista estructural.

El tipo de suelo, y como consecuencia la resistencia del mismo, son parmetros para el diseo de la cimentacin, por lo que cuando no se tiene experiencia de construcciones vecinas o la magnitud del edificio a construir lo requiera, se deben hacer estudios de mecnica de suelos en el terreno donde se vaya a desplantar la obra.

TIPOS DE CIMENTACIN Mampostera Zapata Zapata corrida o zapata de muro zapata aislada zapatas combinadas zapatas ligadas Pilotes Losa de cimentacin

MamposteraEs el tipo de cimentacin mas comn cuando se tienen cargas de superestructura pequeas bajando sobre muros, tal es caso de edificaciones de una sola planta, o en el caso de dos plantas, cuando las cargas de la planta alta bajan sobre muros hacia la planta baja, segn la resistencia del suelo y que los resultados del calculo estructural especifiquen que sea suficiente el cimiento de mampostera para resistirlas.El cimiento de mampostera es el tipo de cimentacin convencional en esta regin, esto se debe a que el tipo de edificacin que predomina es el de vivienda de nivel medio, las cuales son edificaciones de poca rea y de uno o hasta dos niveles.

En el Capitulo I, se encuentran los tipos de piedra empleados para mampostera, en general se utiliza el tipo de piedra que exista en la regin donde se vaya a construir.

La cimentacin de mampostera puede tener una seccin rectangular (caras laterales a plomo) o trapezoidal (una o dos caras laterales con talud), segn lo especifique el calculo estructural del proyecto, el talud o escarpio presenta la ventaja de aligerar el peso del cimiento mismo, fatigando menos el terreno as como de ahorro de material y mano de obra en su construccin. En ambos casos de seccin del cimiento, se conoce como base la parte de apoyo de ste con el suelo y como corona a la parte superior en donde se apoyar la cadena de cimentacin o desplante.

BaseCorona

Colindante Interior

Seccin Rectangular Seccin Trapezoidal

Se tiene una seccin rectangular cuando el ancho de corona se mantiene a plomo hasta la base, y ofrece un cimiento suficiente para las exigencias de carga del proyecto.

La corona debe quedar al nivel del terreno o pocos centmetros mas arriba, con el objetivo de evitar que la humedad del suelo penetre en los muros.

La altura mnima del cimiento es de 50 centmetros.

Cuando se trata de seccin trapezoidal, el talud deber de formar un ngulo no menor de 60 grados con el piso.Cuando se tiene un cimiento en el lmite del terreno, se hace un cimiento colindante, el lado que colinda se hace vertical, para evitar invadir al terreno de junto.

Procedimiento constructivo del cimiento de mampostera:Siguiendo el trazo de la excavacin sealada en el inciso 3.1-2, se realiza la excavacin de la cepa segn la profundidad sealada para el cimiento.

Una vez hecha la excavacin requerida, es conveniente nivelar y compactar el fondo de la cepa con pisn de mano para evitar asentamientos posteriores. Cuando se tienen terrenos malos, es decir terrenos suaves, antes de colocar la piedra se hace una plantilla de concreto Fc=100kg/cm2 de 5centimetros de espesor, o una plantilla con pedaceara de ladrillo o block junteados con mortero cal-arena en proporcin 1:2, en este caso se compacta nuevamente. El concreto ciclpeo, tambin puede ser utilizado como plantilla, consiste en una mezcla de concreto pobre y trozos de piedra.

Las herramientas requeridas para la construccin de mampostera son: hachuela para romper piedra, cuchara de albail, mezclera, botes, nivel de mano, hilo y plomada.

Las piedras se almacenan en lugar adecuado evitando que estorben el paso de los trabajadores, ah se humedecen y se van acarreando hasta donde sern utilizadas.

En cada extremo del eje del cimiento se encuentran colocados los puentes que sirvieron de base desde el trazo de ejes y ancho de cimentacin para excavacin, sobre estos mismos puentes se marcara el ancho de corona y se tensara hilos gua.

El junteado de las piedras se hace con un mortero a base de cal-arena en proporcin 1:4, dicho junteado no debe ser mayor de 2.5cm, por lo que las piedras se deben asentar de manera tal que evite huecos grandes entre ellas. En los casos en que sea necesario se rellena con piedras pequeas y mortero.

Los cimientos se construyen corridos sin interrumpirlos donde existan vanos o puertas. El eje del cimiento debe ser el mismo que los muros cargadores.La colocacin de las piedras es en forma cuatrapeada, debindose colocarlas de mayor tamao en el fondo. El cuatrapeado consiste en alternar las juntas verticales y horizontales, para lograr la resistencia necesaria del cimiento.

Cuatrapeo

La colocacin de la piedra es en forma cuatrapeadaEn las esquinas se colocan piedras que se apoyen en ambos sentidos del cimiento para que haya amarre entre ellos.

Al llegar a la altura de la corona, sta se nivela con la ayuda del nivel de mano, obteniendo una superficie horizontal para la cadena de desplante.

Imgenes del proceso de construccin de un cimiento de mampostera de seccin rectangular.Plantilla de concreto ciclpeo. En los puentes colocados en cada extremo del cimiento se colocan los hilos que definirn el ancho de la corona.

Preparacin de la piedra, dndole forma apropiada para que embone en el cimiento.Detalle de uso de la hachuela, en la preparacin de la piedra.

Acarreo de piedras hasta su lugar de destinoPreparacin de la mezcla, para el junteado de las piedras

Ajuste necesario de la piedra al colocarla

Colocacin de la piedra con mortero.

Se rectifica la verticalidad en ambos lados del cimiento, con la plomada.

La corona debe quedar al nivel o unos centmetros mas arriba del nivel de terreno.

Amarre de esquina, una misma piedra forma parte del cimiento en ambos ejes encontrados.

Paso de drenaje.Cimiento terminado, perfectamente nivelado.

Cimiento de Mampostera

Zapatas.- Cimientos de concreto armado, al igual que la mampostera, para construirlas se requiere hacer la excavacin adecuada segn se especifique, y hacer una plantilla de desplante. Existen diferentes tipos de zapata, las cuales intervienen de acuerdo a un anlisis estructural del proyecto, tomando en cuenta el tipo y resistencia del suelo as como las cargas a soportar, lo cual arrojar sus dimensiones, el armado y el concreto a utilizar.

Tipos de zapatasEjemploEstructura muro

Zapatas corridas o zapatas de muro.-Estas zapatas son una franja continua de losa de concreto armado a lo largo del muro y son de un ancho mayor que el mismo.Zapatacorrida

Zapatas aisladas.- Elemento de concreto armado, cuadrado o rectangular, que soportan cargas concentradas transmitidas por medio de columnas.Zapata aisladaEstructura columna

Zapatas ligadas.- Consiste en dos zapatas aisladas, una exterior y otra interior ligadas por medio de una contratrabe o trabe de liga, para equilibrar cargas excntricas.

ligada

Zapatas combinadas.-Soportan la descarga de dos o mas columnas, se utilizan cuando se traslapan las reas de apoyo de columnas contiguas por lo que se hace una sola losa para su cimentacin.Estructura columnasZapatacombinada

Proceso constructivo de una zapata aisladaEs necesario revisar los planos para conocer las especificaciones sealadas que se deban respetar, tales como dimensiones, profundidad de desplante, cortes en el acero, longitudes, dobleces, y cantidad del acero.

Actividades:1. La preparacin de lugar donde se ubicar la zapata. 2. El habilitado del acero.Ambas actividades se realizan simultneamente, para que no exista retraso en la ejecucin de la obra.3. Cimbrado.4. Colado.5. Curado y descimbrado.

1. La preparacin de lugar donde se ubicar la zapataExcavacin.Teniendo las dimensiones y la profundidad de desplante se procede a hacer el trazo y la excavacin, en lugar indicado, dependiendo del tipos de suelo a excavar ser la herramienta que se utiliza. (Ver inciso 3.2-2)

Terminada la excavacin, el fondo se debe compactar, logrando una superficie uniforme.La compactacin se hace con pizn de mano o con pizn de mecnico (Ver inciso 2.2-2).

PlantillaSe hace una plantilla de concreto pobre Fc=100 Kg/cm2 de 5cm de espesor, con la finalidad de tener un desplante uniforme.

2. El habilitado del aceroSe cortan los tramos de varilla que formaran la parrilla. Si el plano especificara la utilizacin de bastones, se hace el doblez de la varilla en un banco de habilitado de acero, de acuerdo a la longitud indicada y haciendo dobleces en ambos extremos de la varilla igual a 4 dimetros de varilla, debiendo prolongar tambin 4 dimetros de longitud despus del doblez, cuando se trate de varillas del No. 3 al No. 8. (Ver 1.1-12)

ParrillaSobre la plantilla de concreto se procede a hacer el emparrillado, iniciando con dos varillas guas paralelas en un sentido del armado, donde se colocaran las varillas del sentido opuesto, cuidando la separacin entre ellas, segn se indique, en el plano, cada cruce de varillas, se sujeta firmemente mediante alambre de amarre.

Colocacin de varillas inferiores del armado.

Teniendo colocadas todas las varillas en un sentido, se procede a continuar la colocacin de las varillas en el sentido opuesto, cuidando tambin la separacin entre ellas, que se haya indicado.

Para obtener el recubrimiento inferior de concreto indicado en el plano, se utilizan silletas para levantar la parilla. Las silletas son hechas en la misma obra con tramos de varilla, tambin existen los llamados poyos que son pequeos prismas hechos con concreto y alambre que sobresale en la parte superior para que sirvan de sujecin a la parrilla.

Poyos. Cada pieza se desprende para ser utilizada.

Cuando el plano lo seale se construye un dado sobre la zapata para el traslape de varillas de la columna, el anclaje del armado del dado debe quedar debajo de la parrilla, mediante doblez recto.Antes del colado, se hace el anclaje del dado o columna, para que al colar la zapata quede integrado.

3. CimbradoLa cimbra de una zapata consiste nicamente en los recubrimientos laterales, segn el peralte que vaya a tener. (Ver inciso 3.2-3)

Se debe medir y mantener la separacin entre los extremos de varilla y cimbra o pared de excavacin, cuidando el recubrimiento lateral.

La cimbra debe ser segura, no permitiendo que se d el escurrimiento del concreto (sangrado).Se le aplica algn lubricante, tal como aceite quemado para que sea fcilmente desmoldable.

4. ColadoEl concreto, puede ser hecho en la misma obra, o premezclado, si la magnitud de la misma lo exige, por el tiempo de ejecucin, en caso de hacerse en la obra, el residente de la misma debe vigilar las proporciones adecuadas para obtener la resistencia del concreto especificado.(Ver anexo Preparacin de Mezcla)

En zapatas y losas de cimentacin se utiliza un concreto de Fc=200 Kg/cm2 generalmente, sin embargo el dato que especifique el plano estructural es el que se utiliza.Si est lloviendo, o existe amenaza de lluvia no se debe colar el elemento.No se deber vaciar la mezcla de concreto a una altura mayor de 1.20m.

El proceso de fraguado del concreto inicia desde el momento que se hace la mezcla de sus componentes, por lo que se debe utilizar de manera inmediata a su preparacin.

Al vaciar la mezcla, con la ayuda de la pala se va extendiendo, en toda la superficie y se va vibrando para que sta se distribuya perfectamente debajo de la parrilla.Si no se cuenta con un vibrador, con un trozo de varilla, se punza de forma vertical, al momento de ir distribuyendo la mezcla, es importante que no queden vacos en el elemento para garantizar la funcin del concreto.

5. CuradoCuando el clima es muy caluroso, la mezcla pierde humedad rpidamente por evaporizacin, no permitiendo al concreto fraguar adecuadamente y se crean grietas en el elemento zapata, que no son convenientes que existan, por lo que se debe curar, durante 7 das 3 veces al da en el transcurso de ste, puede ser en la maana, tarde y noche.

El curado pude ser por diferentes procedimientos:

-Aplicando agua por medio de rociado.-Estancamiento o inmersin.-Aplicando cubiertas hmedas, con papel impermeable tipo kraft o plstico polietileno.-Con formadores de membrana.-Con vapor o directo a presin atmosfrica.

La cimbra se puede quitar a los tres das del colado.

Ejemplos del armado de los diferentes tipos de zapata

Zapata de muro

Anclaje de muro y columnas a la zapata.

Zapata combinada

Imgenes del proceso constructivo de una zapata aislada.

Excavacin

Fondo compactado

Habilitado de varilla para la parilla

Colocacin de cimbra

Armado de parrilla

Parilla armada

El armado de la columna queda anclado con la zapata

Colado del concreto.

Zapata terminada

En general el procedimiento es el mismo para los diferentes tipos de zapatas

Pilotes.- La cimentacin con pilotes se utiliza cuando el suelo tiene estratos poco resistentes y muy profundos, consiste en llegar al estrato firme por medio de los pilotes, o que stos lleguen a la profundidad necesaria dentro del suelo para que puedan desarrollar su capacidad permisible por medio de la resistencia de friccin. Los pilotes pueden ser prefabricados de concreto reforzado o pre-esforzado, de acero o madera tratada, los cuales son hincados en el suelo, y pueden ser tambin colados en sitio.

En la cimentacin sobre pilotes existen dos tipos: cimentacin rgida y cimentacin flotante.

En la cimentacin rgida las puntas de los pilotes se clavan en una capa de terreno firme, por debajo de la cual no existen capas de terreno blando o flexible. Las fuerzas de sustentacin actan principalmente sobre la punta del pilote. Este tipo de cimentacin es la mejor y mas segura en cimentacin sobre pilotes.

En la cimentacin flotante, los pilotes no se apoyan sobre ningn estrato firme, nicamente permanecen sostenidos por la fuerza de rozamiento en capas de terreno comprensibles. Este tipo de cimentacin no es muy conveniente debido a que se tendrn asentamientos a futuro.En la zona baja de la ciudad de Chetumal, se encuentra el nivel fretico aproximadamente a un metro de profundidad, aqu tenemos un claro ejemplo del tipo de suelo con poco estratos resistentes y muy profundos, por lo que se ha empleado el tipo de cimentacin con pilotes en el Palacio de Gobierno, as como en la Universidad de Quintana Roo.

Pilotes prefabricadosLos pilotes prefabricados, pueden ser hincados o atornillados en el terreno o previa perforacin son colocados en el agujero.

Los pilotes de madera, se utilizan escasamente en la actualidad. Tienen la caracterstica de tener que estar siempre sumergidos en agua ya que de otra forma existe una posible putrefaccin de la madera, cuando se encuentra sometida a cambios de humedad constante.Debido a esta caracterstica, se utilizan en zonas donde el nivel fretico es poco profundo, por ejemplo en la zona baja de la ciudad de Chetumal, donde se tiene un nivel fretico de pocos centmetros 50 a 100, aproximadamente. La cimentacin del Palacio de Gobierno se hizo con pilotes de madera, adems de las primeras casa de madera de la ciudad.

Los pilotes de acero, son de un elevado costo, debido a que se necesita un acero especial por la corrosin del material expuesto a la humedad.

Los pilotes de concreto armado, son los mas utilizados, se fabrican macizos o huecos, aunque se prefieren colar en sitio, debido al costo de transporte, adems del riesgo de posibles agrietamientos en el mismo trasporte y en el hincado, pudiendo provocar que aguas saladas o cidas lleguen al armado de acero y corroerlo, para disminuir estos riesgos se fabrican pretensados, un ejemplo de stos son los que se usaron en la construccin del muelle Puerto Maya en Mahahual, Q. R.

Pilotes colados en sitioEl proceso de elaboracin de los pilotes colados en sitio, puede variar segn diversos antecedentes del lugar.Tienen las siguientes ventajas: Ajusta sus dimensiones de acuerdo a la resistencia a la hinca o con el estado de las capas perforadas. Mejora la capacidad de soporte del terreno situado debajo de la punta del pilote por compactacin o consolidacin. Con la inyeccin del concreto de relleno a alta presin, se crea una zapata en el fondo y una superficie lateral de pilote que ejerce empuje lateral, con lo cual queda compactado el terreno circundante.SISTEMA SIMPLEX

Proceso constructivoSe hinca a golpes o a presin un tubo funda provisto de punta de pilote o de tapn de concreto, con lo cual se obtiene el agujero para el pilote y el sostn para el terreno, el cual queda entonces compactado bajo la punta del pilote y empujado lateralmente. Introduciendo finalmente concreto apisonado en el hueco y tirando simultneamente del tubo funda se logra un rozamiento perifrico substancialmente mayor que el que proporcionan los pilotes prefabricados hincados.

El sistema presentado es el ms comn, ya que existen varios sistemas constructivos de pilotes, como es el caso de fabricar pilotes dentro de niveles freticos, en los que se mete el tubo pilote hasta el terreno firme de cimentacin, colocando despus una pieza obturadora en el fondo que contiene un anillo de goma con el fin de lograr una obturacin perfecta del tubo pilote impidiendo el paso del agua, para proceder a extraer la que quede en el interior del tubo por medio de aire comprimido, una vez logrado esto, se coloca la armadura metlica y se lleva a cabo el llenado con concreto.

Losa de cimentacin.- Este tipo de cimentacin es utilizada en terrenos donde la capacidad de resistencia permisible del suelo es muy baja hasta grandes profundidades, y se resuelve de manera mas econmica hacer losas de cimentacin que utilizar pilotes.Tambin conocida como cimentacin compensada, debido a que es necesario extender la subestructura de la cimentacin a toda la superficie del edificio, por lo que se hace una excavacin lo suficientemente profunda para que la cantidad de suelo que se remueva sea equivalente a la carga de la superestructura.

Podramos relacionar una losa de cimentacin con una zapata gigante.

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