Embed Size (px)
DESCRIPTION
CALCULO DE CIMENTACIONES
Citation preview
CIMENTACIONES
Estructuras 5
Cimentaciones de Estructuras Sismorresistentes: Cargas que debe trasmitir la cimentación al terreno. Tipos de terrenos. Efectos de las acciones dinámicas del sismo. Momento de Vuelco. Incremento sísmico. Interacción Suelo-Estructura. Clasificación de las fundaciones. Zapata aislada. Zapata medianera. Zapata corrida. Viga de fundación. Platea de fundación. Pozo de fricción o Pilarote. Pilotes, de fricción y de punta. Prevenciones en suelos potencialmente licuables.
Cargas que debe trasmitir la cimentación al terreno: cuando se habla de cimentaciones se habla también de la parte más importante de una construcción y a la cual no debe ahorrarse ni materiales ni cuidados, pues a su deficiencia se deben siempre las grietas producidas al recibir una cimentación una carga superior a su capacidad resistente. Es un grave error reducir, por economía, las dimensiones, calidad y proporciones de los materiales a emplear en las fundaciones por cuanto será muy costoso pretender subsanar los defectos originados por estas deficiencias, lo cual no se logrará sin recurrir al refuerzo de los cimientos construídos defectuosamente, con el consiguiente incremento del costo original de la estructura.
La función de una cimentación ante un sismo es brindar al edificio una base rigida y capaz de trasmitir al suelo las acciones que se generan por la interacción entre los movimientos del suelo y de la estructura, sin que se produzcan fallas o deformaciones excesivas en el terreno.
De una fundación correcta depende el éxito de una estructura. La cimentación de un edificio debe cumplir con:
Trasmitir al terreno las cargas estáticas.
Trasmitir las cargas dinámicas.
Dimensiones ajustadas a la capacidad de resistencia del suelo en el tiempo.
Que los asentamientos no superen los límites admisibles.
Prevenir los asentamientos por sobreconsolidación.
Prevenir la licuefacción del suelo en caso de sismos.
Trabajar en conjunto, limitando los desplazamientos diferenciales, horizontales y verticales, entre los apoyos.
Cuando es factible elegir el sitio donde se ubicará el edificio, es conveniente un lugar de terreno firme, libre de problemas de las amplificaciones locales del movimiento del terreno que suelen presentarse en los terrenos blandos, y de asentamientos excesivos y pérdida de capacidad de apoyo que ocurre en alguna arenas poco compactas con un sismo.
Tipos de terrenos.
Los terrenos que pueden encontrarse al proyectar una cimentación se pueden clasificar en:
Terreno vegetal: es un tipo de terreno absolutamente prohibido para cimentar una estructura, por pequeña que sea. Se exige siempre su remoción o excavación total hasta alcanzar el terreno natural. Se entiende por terreno vegetal a la capa o porción donde alcanza la vida de los vegetales de superficie, o en la que se encuentren las raices de los mismos. Un sondeo nos indicará a que distancia de la superficie dejan de encontrarse raices vegeatles, vivas o en descomposición, y así, conocer exactamente hasta donde debe excavarse para remover la capa de suelo vegetal.
Rellenos: Esta clase de terrenos, realizados siempre por intervención humana, se comporta de forma parecida al terreno vegetal. Por la gran reducción de huecos que sufre en el transcurso del tiempo, al irse ocupando los huecos grandes con los áridos que de las partes superiores van arrastrando las aguas, y por su falta de homogeneidad, sufren asientos grandes y desiguales, siendo necesario, por ello, profundizar las cimentaciones hasta que alcancen el terreno natural. El relleno se reconoce con facilidad porque en el se encuentran restos de mampostería, mortero,otros restos de obras, o bien cenizas u otros residuos de materia orgánica, según su origen sea de demoliciones o de residuos urbanos. Su estratificación “caprichosa” o irregular es, asimismo, inconfundible.
Es posible que en algunos casos no se pueda identificar el relleno, en el caso de terrenos terraplenados, en ese caso debe apelarse a los especialistas en mecánica de suelos para conocer el nivel del terreno natural y su resistencia.
Terrenos naturales: Prescindiendo de los terrenos formados por rocas óptimas para cimentar podemos dividirlos en dos grandes grupos, arcillosos y arenosos.
Suelos Arcillosos:En mecánica de suelos se define como arcilla a las partículas de cualquier sustancia inorgánica menores a 0,02 mm., tamaño para el cual empiezan a tener influencia las acciones fisicoquímicas. Los terrenos arcillosos son en principio, los más peligrosos para cimentar. En ellos se pueden producir grandes asientos en un largo o aun larguisimo plazo de tiempo, y es en los que el conocimento de su comportamiento bajo cargas ha progresado más en los últimos años. Experimentalmente se determinó que el tiempo de asentamiento de los estratos arcillosos es proporcional al cuadrado de su espesor es decir, que si por ejemplo la fundación de un edificio descansa sobre un estrato de 2 metros de espesor y el asiento se produce en cuatro años, esta duración seria de 16 años si el espesor fuera de cuatro metros y de 100 años si el espesor fuera de diez metros. Si el espesor del estrato arcilloso es de muchos metros, hecho que se ha comprobado en algunos edificios famosos como el Duomo de Koenigsberg que 500 años despues de haber sufrido un cedimiento de 180 cm no ha llegado aún a su posición de equilibrio. Otro edificio conocide que ha sufrido el mismo fenómeno es la célebre Torre de Pisa, que recientemente ha sido consoliadada y reforzada en su cimentación. En este tipo de terrenos las pruebas de carga son inútiles para conocer su comportamiento.
Lo que más influye en la duración del asentamiento es el contenido de agua del estrato y su permeabilidad, así como la del terreno adyacente, pues si una arcilla con un elevado contenido de agua es sometida a una carga, su asentamiento instantáneo es casi nulo, ya que el agua ( que es incomprensible ) es quien soporta la carga. La presión hace que el agua trate de fluir desocupando los huecos que ocupa la arcilla, pero este fluir es lento y dificultado cuanto más impermeable es el estrato, por lo que se comprende que en terrenos de arcilla muy pura y gran espesor el equilibrio demore muchos años en ser alcanzado.
De lo dicho deducimos que puede cimentarse en terrenos arcillosos, pero cuidando que las cargas estén uniformemente repartidas en la planta del edificio, dando a las bases las dimensiones necesarias para que la carga por unidad de superficie sea la misma
Suelos arenosos: se incluyen en esta categoría no solo los terrenos formados por partículas de tamaño superior a las partículas de arcilla, sino los que
contengan cantidad o porcentajes de arcilla inferior al volumen de huecos que dejan las partículas de mayor tamaño, pues su comportamiento será como un suelo arenoso. La aplicación de las cargas en estos terrenos produce rápidamente un asiento, que termina cuando se llega a la posición de equilibrio. Según las cargas a que están sometidos, son los asientos que se producen. Estos son inversamente proporcionales al tamaño del árido, aumentando con el árido de menor tamaño. No pueden darse datos ni resultados prácticos debido a la gran variabilidad de clases de terrenos que pueden presentarse, pero todos ellos son buenos para cimentar. En este tipo de terreno puede realizarse una prueba de carga, sobre la mayor superficie posible para conocer el asiento.
De lo anterior vemos que el comportamiento del suelo es complejo y no se puede manejar con una simple planilla como ocurre con los otros materiales. Toda estructura se divide en dos partes fundamentales, la que está sobre el suelo y la que está debajo del suelo, diferentes y que deben diseñarse razonamientos diferentes.
Cargas admisibles: para el diseño de una cimentación debemos conocer la capacidad de carga del terreno, esta capacidad se determina generalmente mediante ensayo del suelo. La carga admisible depende de los siguientes elementos:
Del tipo de terreno.
De la construcción en si y su conjunto.
De los asientos que se pueda producir.
De las dimensiones de la cimentación.
Del tiempo de carga en la construcción.
De las vibraciones que puedan afectar a la construcción.
La carga admisible depende de los asientos, que deben ser compatibles con la capacidad de deformación de la estructura, o depender unicamente de condiciones de resistencia. En este caso, es el cociente entre la carga de rotura del terreno y el coeficiente de seguridad.
Como coeficiente de seguridad es habitual considerar 3 para la combinación más desfavorable de las acciones de peso propio, sobrecarga normal de uso y viento; y 2 para la combinación más desfavorable de las acciones de peso propio, sobrecargas máximas, viento y sismo.
Asientos admisibles: Los asientos admisibles son los asientos ( totales y diferenciales ) máximos que tolera la estructura, incluyendo entrepisos y tabiques, sin que se produzcan daños, como fisuras, descensos o giros que inutilicen la obra.
Definimos como distorsión angular al cociente entre el asentamiento diferencial entre dos columnas vecinas y la distancia entre ejes. Se acepta que si la distorsión es menor a 1/500 no aparecen fisuras en los muros de cierre; que hasta 1/360, se produce sólo una ligera fisuración en los cerramientos; hasta 1/250 no es visible a simple vista; para 1/180 puden aparecer lesiones en la estructuras de hormigón armado; y para 1/150 pueden dañarse las estructuras metálicas. Las estructuras metálicas admiten,en general, mayores deformaciones que las de hormigón, aunque las de hormigón armado tienen un mejor comportamiento frente a las deformaciones lentas debido a la fluencia del hormigón.
Para evitar los asientos diferenciales debe procurarse que la tensión del terreno bajo las zapatas sea la misma. Sin embargo, como el terreno no es de calidad uniforme, hay inevitablemente asientos diferenciales que pueden alcanzar a 2/3 del asiento total. Puede admitirse un asentamiento total entre 2 y 4 cm para estructuras con mampostería, y entre 4 y 7 cm para estructuras con pórticos de hormigón armado o metálicos.
El asentamiento total depende, entre otros factores, de:
La distribución de los distintos estratos de suelo y sus espesores, que detrermina por medio de sondeos.
Las características geotécnicas de cada suelo, en especial el índice de poros y el coeficiente de compresibilidad, que se conocen por medio de ensayos ( para arcillas ).
La distribución de tensiones y el valor de la tensión máxima.
Efectos de las acciones dinámicas del sismo: La respuesta de una estructura que está sometida a un sismo, depende de las características dinámicas de la estructura y de las características del sismo. Estas últimas dependen de las propiedades dinámicas del terreno de fundación y la distancia al epicentro. Del tipo de terreno dependen las frecuencias predominantes en las ondas del sismo y la distancia es importante por que las frecuencias más altas se van atenuando a medida que la distancia al foco es mayor.
Es evidente que la naturaleza del terreno tiene una gran importancia en los colapsos de estructuras durante los terremotos. Se ha observado en general, que en suelos firmes. Las construcciones han sufrido menos daños que las estructuras cimentadas en suelos blandos. Pero por otro lado, se han reportado casos en que construcciones situadas en terrenos blandos han sufrido menos daños que otras ubicadas en terrenos firmes. Por ello se recomienda emplear estructuras flexibles en suelos firmes y estructuras rigidas en suelo blando, a
pesar de que esto ocasiona problemas de cimentación para las estructuras rigidas apoyadas en suelo blando.
Un factor a considerar es que la correlación entre el daño y la duración del sismo es mayor en los suelos blandos.
Momento de Vuelco. Incremento Sísmico:
El momento de vuelco se crea en cada nivel del edificio por una fuerza horizontal. Este efecto produce esfuerzos axiales en columnas y tabiques, así como fuerzas adicionales ( traccionando o comprimiendo ) en la cimentación.
El momento de vuelco en el nivel i, es el momento de todas las fuerzas Fsi actuantes por sobre el nivel i. Se calcula con las siguientes fórmulas:
Msi = S ( Fsjx( hj - hi )) (a)
en la fórmula (a) se utilizan las fuerzas sísmicas que actúan en cada piso y las alturas de cada entrepiso al nivel de referencia.
Se puede usar una expresión con los cortes sísmicos calculados para cada entrepiso, usando la fórmula:
Msi = S ( Tsjx( hj - hj-1 )) (b)
El incremento símico es la fuerza, de tracción o de compresión que se genera en un muro, tabique o principalmente en las columnas externas de un pórtico por la acción de las fuerzas horizontales que son absorbidas por el elemento sismo resistente.
Interacción Suelo-Estructura
Uno de los objetivos en la determinación de las propiedades de esfuerzo-deformación de los suelos es el uso de estas propiedades mecánicas, para estimar desplazamientos verticales y horizontales en la masa del suelo cuando éste se somete a un incremento de esfuerzo. En la interfase de la estructura de cimentación y el suelo se originan desplazamientos debido a las cargas que transmite la cimentación dando lugar a desplazamientos totales y
diferenciales. Los desplazamientos diferenciales de la estructura deberán ser iguales a los originados en la superficie de apoyo de la cimentación. Así pues, la estructura de la cimentación junto con las cargas que obran sobre ella y las reacciones que se provocan en el suelo se sujetará a una determinada configuración, igual a la que el suelo adoptará debido a las reacciones que éste
aporta a la estructura de cimentación para su equilibrio. La configuración de esfuerzos y deformaciones en la superficie de contacto dependerá de la rigidez de la estructura de la cimentación, de la deformabilidad del subsuelo y de la distribución de cargas que se apliquen sobre a estructura de la cimentación.
La interacción entre la estructura de cimentación y el suelo consistirá en encontrar un sistema de reacciones que aplicadas simultáneamente a la estructura de cimentación y a la masa del suelo produzcan la misma configuración de desplazamientos diferenciales entre los dos elementos. El procedimiento de establecer las expresiones de compatibilidad para el cálculo de los esfuerzos de contacto se designará en adelante por ISE, esto es, Interacción Suelo-Estructura. Para lograr lo anterior, será necesario basarse por un lado en las leyes físicas que rigen el comportamiento de la masa del suelo y por el otro en los procedimientos nominales de cálculo estructural en la determinación de fuerzas y deformaciones, tomando en cuenta las propiedades mecánicas del material del cual será construida la estructura de cimentación.
Es obvio que la masa del subsuelo donde se apoya la estructura de cimentación no se puede simplificar suponiéndola constituida de elementos
aislados, si se quiere obtener buena precisión en los cálculo. Será necesario tratar a la masa del suelo como un medio continuo en donde la acción en un punto i de la masa ejerce su influencia en otro punto j de ella. Así pues, para el cálculo de esfuerzos en la masa del suelo hacemos uso de la Teoría de Elastídad, o alguna de sus modificaciones; aun cuando sabemos que el suelo no es elástico sino más bien es elástico-plástico y viscoso. El cambio de esfuerzos dentro de cierto rango, en general, no es tan grande que no se pueda operar con las propiedades secantes de esfuerzo-deformación. Lo anterior trae como consecuencia el tener que estimar de antemano el nivel de esfuerzos y el cambio de éstos para asignar las propiedades mecánicas del material que deberán ser utilizadas en el cálculo. Lo cual implica, si se requiere aumentar la precisión, el tener que efectuar varios ciclos de cálculo hasta lograr la compatibilidad de las fuerzas y las deformaciones utilizando las propiedades mecánicas de esfuerzo-deformación del suelo. Desde el punto de vista de ingeniería práctica de cimentaciones, en la mayoría de los casos es suficiente estimar el nivel de esfuerzos y los cambios probables de éstos para elegir las propiedades mecánicas a usar en ISE.
La rigidez de la estructura de cimentación y la contribución que a ésta le pueda aportar la superestructura es importante. Lo cual implica tener que conocer de antemano la geometría y propiedades de los elementos que la forman. La incertidumbre que existe cuando las estructuras de cimentación se construyen de concreto armado es conocer su módulo de deformación unitaria, el cual es bien sabido aumenta con el tiempo, (Zeevaert, 1975). Así pues, podría aseverarse que la ISE de una estructura recién construida es diferente a medida que pasa el tiempo y no es sino hasta que ha transcurrido un tiempo suficiente para el cual ya no aumentan las deformaciones plasto-viscosas del concreto cuando la configuración alcanzará una posición estable. En lo que respecta al suelo y principalmente a suelos arcillosos y saturados donde se presentan propiedades dependientes del tiempo podrá decirse que los esfuerzos de contacto también varían en función del tiempo haciendo cambiar los elementos de estabilidad de la estructura de cimentación.
Aun más, se puede decir que para la elección correcta y cálculo racional de una cimentación es también necesario considerar las condiciones y fuerzas ambientales. Así pues, es necesario conocer la estratigrafía del lugar y en particular de la zona en cuestión, las condiciones hidráulicas que rigen en el momento y los cambios probables que podrían suscitarse en el futuro. Conociendo la estratigrafía y las características de los sedimentos que la constituyen en varios lugares, se podrá conocer la variación probable de las propiedades mecánicas de los sedimentos en el área de la cimentación. El
ingeniero de cimentaciones se ve en la necesidad de hacer hipótesis de trabajo simples y conservadoras que le permitan el cálculo de ISE con las herramientas de que dispone. En toda forma deberá conocer como mínimo las propiedades esfuerzo-deformación-tiempo para cada uno de los estratos que forman el subsuelo y hasta una profundidad a la cual ya no le afecten en sus cálculos de ISE. En regiones sísmicas o de vientos de alta velocidad, deberán establecerse modalidades en el diseño de las cimentaciones que permitan hacerlas menos vulnerables a estas fuerzas, especialmente cuando se trata de cimentaciones con pilas o pilotes. En el caso de sismos en donde el movimiento se transmite del suelo a la cimentación, será necesario conocer las propiedades dinámicas de los sedimentos para estimar el comportamiento del subsuelo y la forma en que el movimiento se transmite a la cimentación y los efectos de interacción que se generan. Para el caso de viento u otras fuerzas transitorias, será necesario conocer las propiedades esfuerzo-deformación para cargas aplicadas en períodos cortos y muy cortos, y para las cuales no se permite la deformación visco-plástica del material.
Clasificación de las fundaciones
Las fundaciones pueden clasificarse de la siguiente forma:
Zapata corrida
Zapatas centrada
Fundaciones superficiales Zapata medianera
Vigas de fundación
Plateas de fundación
Strauss
Pilotes de Simplex
Hormigón Franki
Premoldeados
Fundaciones Profundas
Metálicos
Madera
Pilarotes
Base centrada
Zapata medianera
Pozo de fricción o Pilarote. Pilotes, de fricción y de punta.
Ejemplos de materiales de cimentación
Cimentos de piedra naturalCimientos de tierra apisonadaCimientos de ladrillosCimentaciones de concretoPilotes de tiras de bambúCimentación con postes de madera
Cimentos de piedra natural
CARACTERÍSTICAS:
Propiedades especiales Apropiado donde el concreto es caro
Aspectos económicos Bajo costo
Estabilidad Buena
Capacitación requerida Mano de obra especializada
Equipamiento requerido Equipo para mampostería
Resistencia sísmica Mediana a buena; depende del diseño integral
Resistencia a huracanes Buena
Resistencia a la lluvia Buena
Resistencia a los insectos Muy buena
Idoneidad climática Todos los climas
Grado de experiencia Aplicación común
BREVE DESCRIPCIÓN:
• Cimientos de piedra se construyen con piedra bruta o piedra labrada; soluciones similares son posibles utilizando ladrillos rotos o pedazos de concreto de demoliciones.
• La calidad del mortero es importante, para lograr una resistencia buena. Un ejemplo de buena mezcla es:
4 partes cemento
1 parte de cal
12 partes de arena limpia
suficiente agua para lograr una masa trabajable.
• Los cimientos deben apoyarse sobre terreno firme, uniforme y resistente, y no sobre hierba, tierra negra fértil, rellenos o barro.
• Como base de los cimientos, se debe prever una capa de concreto pobre (min. 5 cm) o arena apisonada; profundidad mínima 40 cm.
• En zonas sísmicas, se requieren reforzar con malla de almbre o barra de acero, de debe solicitar asesoría profesional
Información adicional: Bibl. 01.01, 01.05, 01.06, 20.05.
Piedra en mortero de tierra (Bibl. 20.05)
Piedra en mortero de cemento (Bibl. 20.05)
Cimientos de tierra apisonada
CARACTERÍSTICAS:
Propiedades especiales Usado solo para construcciones de tierra en zonas secas
Aspectos económicos Bajo costo
Estabilidad Mala a mediana
Capacitación requerida Mano de obra semi-especializada
Equipamiento requerido Equipos de excavación y apisonamiento
Resistencia sísmica Baja
Resistencia a huracanes Baja
Resistencia a la lluvia Baja
Resistencia a los insectos
Baja
Idoneidad climática Solo climas muy secos
Grado de experiencia Método tradicional
BREVE DESCRIPCIÓN:
• Los cimientos de tierra apisonada se construyen con suelo bien graduado, añadiendo preferiblemente un estabilizador para aumentar las resistencias mecánicas y al agua.
• El terreno debe estar bien drenado y la cimentación se debe proteger de la humedad del terreno con láminas plásticas o fieltro asfáltico. Pintura asfáltica o enchapes piedra bruta o ladrillos cocidos pueden ser usados como alternativas.
• Si existen dudas respecto al uso de una cimentación de tierra apisonada, es mejor no usarla. En su lugar se pueden usar bloque de suelo estabilizado, pero aplicando las mismas medidas de protección.
• Siempre que sea posible, la cimentación debe apoyarse sobre una base de concreto pobre.
• La cimentación se construye con encofrados, igual que los muros: capas de 10 cm de suelo son apisonadas hasta 6-7 cm, antes de añadir la próxima capa.
Más información: Bibl. 02.06, 02.08, 02.19, 02.32, 20.05.
A - Procedimiento para la construcción de cimientos de tierra apisonada (Bibl. 20.05)
B - Procedimiento para la construcción de cimientos de tierra apisonada (Bibl. 20.05)
C - Procedimiento para la construcción de cimientos de tierra apisonada (Bibl. 20.05)
Quite la capa vegetal hasta la capa resistente.
Coloque una capa delgada de arena o tierra sobre la capa resistente para aislarlo.
Corte las piezas de esquina de la lámina metálica.
Coloque la lámina metálica sobre el terreno siguiendo la línea del cimiento
Traslape las piezas para conseguir su impermeabilidad >20 cm.
Proteger los extremos enrrollados contra los daños.
Coloque en el encofrado sobre la lámina metálica. Coloque capas de tierra en el encofrado y apisónelo (o bloques de tierra).
Deje que la tierra del cimiento se seque, y protéjalo contra la lluvia.
Desenrrolle la lámina metálica, rellene en capas, presione la lámina metálica cuidadosamente hacia el muro.
En la parte de afuera fije el extremo de la lámina metálica con un listón torcido y protejalo con una estera o cartón y enlucido.
En la parte interior, clave e final de la lámina metálica al muro y proteger con un cubre junta.
Cimientos de ladrillos
CARACTERÍSTICAS:
Propiedades especiales Buena alternativa a cimientos de concreto
Aspectos económicos Media a buena
Estabilidad Costo medio
Capacitación requerida Conocimientos de albañilería
Equipamiento requerido Equipo de albañilería
Resistencia sísmica Media a buena
Resistencia a huracanes Media a buena
Resistencia a la lluvia Buena
Resistencia a los insectos Buena
Idoneidad climática Todos los climas, exceptuando zonas muy húmedas
Grado de experiencia Aplicación común
BREVE DESCRIPCIÓN:
• Los cimientos de ladrillo son básicamente muros de mampostería, pero empezando bajo el nivel del terreno, sobre un lecho de arena apisonada o de concreto pobre, o una base de concreto.
• Una base ancha es preferible, ya que distribuye mejor el peso de los muros.
• Debe cuidarse la colocación de los ladrillos en hiladas perfectamente a nivel, y las medidas de impermeabilización contra efectos del agua son importantes.
• Un buen mortero para cimientos de mampostería es:
4 partes de cemento
1 parte cal
12 partes de arena limpia
suficiente agua para lograr una mezcla trabajable
• En zonas sísmicas, los cimientos de ladrillo deben ser reforzados con malla de alambre Se debe solicitar asesoría profesional.
Más información: Bibl. 20.04, 20.05.
Ladrillo cocido y mortero de cemento (Bibl. 20.05)
Aplicar un enlucido sobre la base húmedo. Aplicar un impermeabilizante sobre el enlucido seco
El ensanchamiento de la base del cimiento en un angulo de 45° es mejor que el angulo estático de 60°. Capa de ladrillos escalonados como se muestra para obtener buena adherencia. Capa de sub base > 4 cm.
Cimentaciones de concreto
CARACTERÍSTICAS:
Propiedades especiales Cimentación muy resistente
Aspectos económicos Caro
Estabilidad Muy buena
Capacitación requerida Mano de obra especializada
Equipamiento requerido Encofrados, mezcladora de concreto
Resistencia sísmica Muy buena
Resistencia a huracanes Muy buena
Resistencia a la lluvia Muy buena
Resistencia a los insectos Muy buena
Idoneidad climática Todos los climas
Grado de experiencia Mundialmente usado
BREVE DESCRIPCIÓN:
• Las Cimentaciones de concreto sobre suelo resistente y uniforme pueden construirse sin necesidad de armadura, siempre y cuando no se encuentre en una zona sísmica o afectada por huracanes.
• Todos los terrenos con resistencia dudososa o no uniforme requieren de armadura, especialmente en zonas muy lluviosas y regiones afectadas por fenómenos naturales.
• Dependiendo de la resistencia necesaria, las mezclas de concreto pueden variar de 1: 3: 4 (cemento: arena: grava) a 1: 4: 7; la proporción de cemento más elevada se requiere para concreto armado.
• El contenido de agua en mezclas frescas debe ser el mínimo necesario para lograr una masa trabajable. Un exceso de agua provocan porosidad, que debilita el concreto y lo hace absorbente del agua. Las zanjas para la cimentación deben ser humedecidas antes de vaciar el concreto, para impedir la excesiva absorción de agua de la mezcla.
• El concreto debe curarse en húmedo durante 3 a 7 días, antes de construir los muros Una lamina impermeable (papel embreado) debe ser colocada entre el cimiento y el muro.
Más información: Bibl. 20.03, 20.04, 20.05.
Cimentaciones de concreto (Bibl. 20.05)
Lavar los agregados para que estén limpios de impurezas así como de limo y arcilla
Ensanchamiento del cimiento de concreto al ángulo estático de 60°
La base de cimiento reforzado en terrenos malos requiere de una junta dentada para el deslizamiento
Cimientos de concreto armado
La colocación del hormigón de la base de la cimentación sin encofrado: se coloca la armadura cuando la capa de concreto pobre haya fraguado. La segunda capa de concreto más resistente recubre la armadura.
Cimiento corrido vaciado en un encofrado de tablas de madera o planchas de madera laminada. Se le debe aplicar aceite, antes de vaciar el concreto, para facilitar el desencofrado.
La cimentación terminada, con la zanja rellenada con la tierra anteriormente cavada y bien compactada.
Cimentaciones sobre arcilla expansiva (Bibl. 20.03)
• Ciertos terrenos arcillosos responden a los cambios de humedad (durante períodos de lluvia o sequía, extracción de humedad a través de las raíces de arboles, etc.) con fuertes contracciones o dilataciones, que pueden causar serios daños a la cimentación y por ende a todo el edificio.
• Se pueden evitar estos daños, atravesando con la cimentación la capa problemática, o construyendo los cimientos y la estructura que resista los movimientos del terreno.
• Cimentación con pilotes y vigas: Pilotes de pequeño diámetro son apoyadas en la zona inferior a la capa de arcilla expansiva, y las vigas de cimentación de concreto armado, que unen los pilotes, son construidas sobre material comprimible (p.ej. poliestireno expandido) que absorbe los movimientos del terreno sin afectar la cimentación y la estructura.
• Cimentación con zapatas y columnas: Zapatas ubicadas sobre terreno firme, debajo de la capa de arcilla expansiva; columnas de concreto armado soportan las vigas de cimentación, igual como en el caso anterior.
Cimentación de columnas y vigas
Cimentación de zapatas y columnas
Pilotes de tiras de bambú
CARACTERÍSTICAS:
Propiedades especiales Usado para estabilizar el subsuelo
Aspectos económicos Bajo costo
Estabilidad Buena
Capacitación requerida Preparación especial
Equipamiento requerido Martillo para hincar pilotes
Resistencia sísmica Buena
Resistencia a huracanes Buena
Resistencia a la lluvia Buena, ayuda a drenar agua
Resistencia a los insectos Baja
Idoneidad climática Zonas tropicales
Grado de experiencia Experimental
BREVE DESCRIPCIÓN:
• La cimentación de tiras de bambú ha sido desarrollada para mejorar la capacidad de carga de suelos blandos y comprimibles y reducir el asentamientos, para varios tipos de construcción, como son edificios, carreteras, etc.
• Las cañas huecas de bambú se relleanan con fibras de coco y hilo de yute enrrollado en un tejido de yute; las perforaciones en la caña permiten escurrir el agua del suelo y de esa forma secar el suelo y mejorar su capacidad de soporte de carga del suelo.
Más información: Dr. M.A. Aziz or Dr. S.D. Ramaswamy, Departmento de Ingeniería Civíl, National University of Singapore, 10 Kent Ridge Cresent, Singapore 0511; Bibl. 20.01.
Pilote de tiras de bambú
Se han usado exitosamente pilotes de tiras de bambú, rellenos con mechas de estopa de coco, enrollada en forma suelta, de más o menos 6 mm de diámetro, envueltas por un yute densamente tejido, sujetado por hilo de yute en forma de espiral. Se perforaron las tiras de bambú tratadas, en puntos escogidos al azar, y se ataron en intervalos regulares con alambre de hierro galvanizado, después de colocar la estopa de coco dentro y a lo largo de toda su extensión (Fig. 1A,1B).
Figura 1A
Figura 1B
Area estabilizada
Estos pilotes de tiras de bambú especialmente preparados fueron utilizados para estabilizar el subsuelo dúctil y comprimible para una construcción especifica (Fig. 2A,2B). El terreno estaba compuesto de una capa superior de aprox. 2 m de espesor de un limo areno arcilloso blando a medianamente duro, seguido de una capa de aprox. 6 m de espesor de arcilla limosa muy blanda seguida a su vez por una capa de arena arcillosa limosa de densidad media Los pilotes de tiras de bambú, cada uno de aprox. 8 m de largo, 80 a 90 mm de
diámetro, fueron clavados con un martinete espaciados 2 m en una retícula cuadrada. Después de la instalación de los pilotes, se cubrió toda el área capa de 2 m de espesor de material arenoso (Bibl. 20.01).
Figura 2A
Figura 2B
Cimentación con postes de madera
CARACTERÍSTICAS:
Propiedades especiales Uso para cimentaciones puntuales o de pilotes
Aspectos económicos Bajo costo, si hay madera en la zona
Estabilidad Baja a buena
Capacitación requerida Carpintería y experiencia de construcción
Equipamiento requerido Equipo de carpintería y de albañilería
Resistencia sísmica Baja a buena
Resistencia a huracanes Baja a buena
Resistencia a la lluvia Baja a buena
Resistencia a los insectos Baja
Idoneidad climática Todos, menos climas constantemente húmedos
Grado de experiencia Métodos tradicionales
BREVE DESCRIPCIÓN:
• Cimentación de postes de madera solo es aplicable a estructuras livianas, o sea para construcciones de madera, bambú u otros materiales vegetales.
• La mayor desventaja de la cimentación de postes de madera es el riesgo de debilitamiento debido al ataque de insectos (sobre todo termitas y escarabajos), de hongos y de roedores. Por lo tanto se necesitan medidas de protección. (ver sección Madera y MEDIDAS DE PROTECCIÓN).
• El uso de postes de madera para la cimentación es adecuado, si el clima es predominantemente seco, el lugar es bien drenado y los agentes biológicos, como termitas, no son comunes en la zona.
Más información: Bibl. 14.18,14.22, 20.04, 20.05.
Cimentación con postes de madera simple (Bibl. 20.05)
Solo para zonas libres de termitas.
Vista sin cerramiento o muros de cerramiento
Poste en el terreno
Perforador de suelo
Postes en muros de tierra
Pison para clavar el poste perforado
Postes de madera sobre zapatas de concreto (Bibl. 20.05)
Solo para zonas secas libres de termitas.
Construcción de una estructura rigida
Construcción de una estructura articulada y arriostrada
Poste en hoyo perforado
Poste sobre una zapata de concreto
Poste sobre una zapata de concreto
Excavar el hoyo de modo
Protección contra la pudrición:Protección de la construcción hoja 3.
Rellenar el hoyo con tierra (no tierra vegetal)
Arena y gravaMezcla tierra - grava - cemento
El relleno se comprime por capas
Postes de madera sin contacto con el terreno (Bibl. 20.05)
Estructura - Construcción
Estructura - Construcción
Madera rolliza con protección para tormeta
El hoyo de anclaje debe ser suficientemente ancho para compensar las imprecisiones en la inserción de los pernos en el concreto.
VISTA A,B
Indice - Precedente - Siguiente
