¿QUÉ ES UNA CIMENTACIÓN?Las Cimentaciones son las bases que sirven de sustentación al edificio; se calculan y proyectan teniendo en consideración varios factores tales como la composición y resistencia del terreno, las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden, tales como el efecto del viento o el peso de la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos.

Para saber qué tipo de cimentación conviene en el proyecto que se esté elaborando, deberá considerar dos puntos importantes:

Características del Terreno:

• Profundidad del estrato resistente.

• Nivel freático y sus variaciones.

• Capacidad de asentamiento del estrato de apoyo.

• Cota de socavaciones debidas a corrientes subterráneas.

• Humedad y heladicidad en capas superficiales.

Características de la Estructura:

• Cargas transmitidas, su valor y características.

• Capacidad de asiento diferencial y total.

• Capacidad de asiento diferencial: capacidad de desplazamiento vertical relativo de un pilar antes de provocar la rotura por flexión de los dinteles.

• Influencia de las estructuras próximas.

De manera general, las cimentaciones se clasifican en:

Cimentaciones superficiales (zapatas).

Esta se utiliza cuando el terreno firme está próximo a la superficie. Una manera viable de transmitir al terreno las cargas concentradas de los muros o pilares de un edificio es mediante zapatas.

A un sistema de zapatas se le denomina cimentación superficial.

Cimentaciones profundas (pilotes):

Se utiliza cuando el terreno firme no está próximo a la superficie del terreno; es un sistema habitual para transmitir el peso de una estructura al terreno. Son elementos verticales llamados “pilotes”.

Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el elemento que le trasmite las cargas (pilar, encepado, losa) y que trasmite la carga al terreno por rozamiento del fuste con el terreno, apoyando la punta en capas más resistentes.

“MAQUINARIA PESADA EN CIMENTACIONES”Para llevar a cabo la construcción de los cimientos de una edificación, en ocasiones deben moverse grandes cantidades de material e incluso penetrar el subsuelo hasta profundidades considerables, por lo que es necesaria la utilización de maquinaria pesada, facilitando de cierta manera, el proceso constructivo de una cimentación, para cualquier tipo de obra.

Las maquinarias utilizadas en cimentación, pueden clasificarse de la siguiente manera:

• De excavación.

• De muro de pantalla.

• De pilotes y micropilotes.

• De preparación de lodos.

• De inyección de lechadas.

“MAQUINARIA PARA EXCAVACIÓN DE CIMIENTACIONES”¿Para qué se utilizan las máquinas de excavación en la etapa de cimentación?

Se utilizan para remover el terreno donde se asentarán las fundaciones y bases de edificios, torres, puentes, etc.

Algunas máquinas utilizadas para estos fines son:

Retroexcavadora.

La retroexcavadora se utiliza habitualmente para poder remover, abrir surcos y posteriormente extraer cantidades grandes de tierra. Estas excavaciones generalmente son aprovechadas para colocar tuberías, cables, drenajes y, sobre todo, para la colocación de los cimientos de los edificios.

Excavadora .

Máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con una superestructura capaz de girar 360º sin que el chasis o la estructura portante se desplace.

se emplea habitualmente para abrir surcos destinados al pasaje de tuberías, cables, drenajes, etc. así como también para excavar cimientos o rampas en solares.

Bulldozer.

El Bulldozer se emplea en trabajos de excavación y empuje, el movimiento de tierras lo realiza por arrastre.

Cargador frontal.

Se compone de un tractor sobre neumáticos o sobre orugas, siendo el más utilizado el de neumáticos, para sectores regularmente planos o con pendiente baja, está equipado con un cucharón cuyo movimiento de elevación se logra mediante dos brazos laterales articulados. El cucharón normal posee borde cortante en la parte inferior, con o sin dientes de penetración

• La carga de todos los materiales. 

• Excavación, en terreno llano, de materiales sueltos.

• Desmonte de terrenos blandos.

• Limpieza del terreno.

• Extendido y nivelación de materiales

El cargador frontal 938 G cuenta con los datos técnicos:

Capacidad del cucharón: 2.6 m3

Tanque de combustible 195 L

Camión Volquete.

También conocido como Camión Basculante o Bañera, se utiliza para el movimiento de tierras y para el acarreo de materiales en general. Está dotado de una caja abierta que descarga por vuelco.

Existen distintos tipos de volquetes, variando sus capacidades de 7 a 15 m3 y entre 12 y 25 ton.

A diferencia del Camión Dúmper, la caja basculante se adapta a un bastidor dotado de motor. (El camión Dúmper, a diferencia del Camión Volquete, el bastidor, motor y caja de carga se diseñan conjuntamente y forman una unidad completa e indivisible).  Bobcat.

Un Bobcat o también llamados minicargador, es una máquina que se utiliza en la construcción para mover tierra, piedras o escombros. Se asemeja en su función a una pala cargadora, con una gran diferencia: su reducido tamaño.

Esta máquina se utiliza principalmente en obras con una superficie de trabajo reducida donde no es rentable o viable utilizar máquinas de mayor tamaño o capacidad, por lo cual es común verlas en ciudades.

CIMENTACION DE MURO DE PANTALLAEl muro pantalla es un muro de hormigón armado ejecutado in situ en el terreno. La ejecución puede hacerse en cualquier tipo de terreno, en función de la resistencia del mismo se usan diferentes tipos de maquinaria de excavación. Según la estabilidad del terreno puede ser necesario el uso de lodos bentoniticos, o lodos poliméricos. La principal ventaja de muro pantalla es su gran capacidad de contención e impermeabilización, que lo hace idóneo para grandes estructuras soterradas, como parkings, estaciones de metro, pasos inferiores, pantallas impermeabilizantes, etc.

MAQUINARIA Las cucharas hidráulicas de muro pantalla son adecuadas para todo tipo de terrenos, tanto blandos como duros. Se caracterizan por el funcionamiento preciso y los movimientos controlados, siendo posible instrumentarlas para monitorizar la verticalidad de la perforación en 3 ejes (x,y,z), y corrección de la misma en tiempo real.

La cuchara CHS8 es una cuchara hidráulica de prestaciones completas, de diseño robusto, rotación 360º alrededor de su eje vertical, elevada fuerza de cierre en valvas, etc. La ventaja es que está instalada en una excavadora estándar. El transporte es muy simple, no hay necesidad de desmontar ninguna pieza, salvo la propia cuchara.

La cuchara MP200-300 es una cuchara hidráulica ultra compacta para ejecutar muro pantalla en lugares de accesos reducidos y en pequeños espacios de trabajo. La cuchara tiene todas las prestaciones de los equipos grandes, como el giro de 360º alrededor de su eje vertical, lo cual garantiza la verticalidad de la excavación.

CUCHARAS MECÁNICASLas cucharas mecánicas de muro pantalla son adecuadas para todo tipo de terrenos, especialmente las más pesadas, que pueden perforar terrenos incluso rocosos con rendimientos iguales o superiores a las cucharas hidráulicas.

La cuchara CMX es la cuchara más grande del mercado, con peso hasta 30 toneladas. Cuenta con sistemas patentados de rescate y apertura a doble ramal de cable. El rendimiento es muy elevado

HIDROFRESALa hidrofresa es una máquina compleja indicada cuando se dan una o varias de las condiciones siguientes: Elevada profundidad de excavación.

Terrenos rocosos de alta resistencia. Necesidad de corrección de verticalidad en tiempo real. Reducción de vibraciones y golpes propios de la excavación con cucharas

EXTRACTORES DE TUBOS DE JUNTAse usan para extraer las juntas redondas o planas usadas en la ejecución del muro pantalla. La perforación de paneles de elevada profundidad conlleva el uso de juntas de gran longitud, y esto supone elevadas fuerzas de extracción.

EXTRACTORES HIDRÁULICOS DE TUBOS DE JUNTA PLANAEl Extractor HEP1000 se puede usar para extraer cualquier junta plana de espesor entre 300 mm y 1000 mm; las mordazas se pueden ajustar a cualquier espesor. También se puede usar para extraer perfiles laminados, como vigas H, tablestacas, etc.

“MAQUINARIA PARA CIMENTACIÓN DE PILOTES”Se instalan aislados, en grupos, en línea formando una pantalla discontinua, con el fondo ensanchado o telescópicos, pilotes contiguos, pilotes secantes, etc.

Dentro de la maquinaria pesada destinada a la elaboración de pilotes, encontramos:

• Barrena Continua

• Rotación con Kelly

Barrena Continua.

esta hueca en su eje, de forma que a través del interior se bombea el hormigón, y

su longitud es igual a la longitud total del pilote.

profundidades de cimentación hasta 28 m, en diámetros que varían entre 30 y 60 cm sin requerir la utilización de lodos estabilizantes.

Kelly

También llamada barra conductora, de ella depende toda la columna de perforación. Su función es transmitir el giro que le proporciona la mesa de rotación al varillaje, permitir su descenso y ascenso, así como conducir por su interior el fluido de perforación que ha de circular por todo el varillaje. 

En su extremo superior va enroscada la cabeza giratoria de inyección que a su vez sirve para suspender toda la columna de perforación. En su extremo inferior se enrosca la primera varilla de la columna mediante la interposición de un acoplo que es el que sufre el desgaste de todas las maniobras de roscado cada vez que se añade o quita una nueva varilla a la columna, impidiendo el deterioro de la propia barra Kelly. 

Rotación con Kelly

secuencia de ejecución : perforación y extracción de toda la tierra dejando una perforación circular abierta, colocación de la armadura, hormigonado por vertido directo a través de tubos tremie ( elemento similar a un embudo, y se emplea para introducir concreto en tubos). En caso de terrenos inestables se pueden usar lodos bentoníticos, o bien entubaciones recuperables.

Rotación con Kelly Barrena Continua

MAQUINARIA DE PREPARACIÓN DE LODOS PARA CIMENTACIONES

¿Para qué se utilizan las máquinas de preparación de lodos para cimentaciones?

son necesarios para estabilizar las paredes de la perforación cuando los terrenos son inestables. Se fabrican mezclando polvo de bentonita con agua en diversas proporciones. Las propiedades de la bentonita son tales que al poco tiempo de realizar el proceso de mezclado, se forma el cake con liberación de calor, que un lodo de excelentes propiedades tixotropicas, idóneo para todo tipo de perforaciones. Los lodos bentoniticos son suspensiones de partículas de arcilla de muy fina granulometría, que es necesario mezclar en unas condiciones concretas para conseguir que la suspensión sea coloidal. Tambien existen lodos poliméricos, fabricados mezclando agua y productos químicos, pero no se consiguen las mismas propiedades que un lodo bentonitico, y no pueden bombearse con bombas centrífugas, ya que esto rompería la cadena polimérica.

Desarenadores.

Se emplean para remover partículas de suelo en los lodos de perforación; sus principales componentes son:  

• Malla vibratoria para captar partículas mayores de 5 mm, 0.2 in.

• Hidrociclones, que remueven las partículas finas en suspensión   El lodo circula a través del conjunto de componentes por medio de bombas y tanques de almacenamiento temporal.

Estos se subdividen en:

Desarenadores de Ciclonado Simple.

La serie de Mini Desarenadores esta especialmente concebida para su uso en perforaciones de pequeño diámetro, tales como desarenador para geotermia, sondeos, anclajes, micropilotes, exploración, etc. La principal característica es su diseño extremadamente compacto, para facilitar su manejo con equipos de pequeño tamaño y trabajar en lugares de acceso muy reducido.

Los desarenadores MODEL&CO son las soluciones adoptadas son óptimas para su uso en cimentaciones especiales. El diseño es muy compacto y de fácil transporte, no requieren desmontaje de ninguna pieza. Las cribas vibratorias esta optimizadas para recibir cargas variables de solidos, y la variación del centro de gravedad que esto supone. Las bombas tienen forros de goma interiores que se pueden sustituir con facilidad. Los ciclones están fabricados totalmente en poliuretano antiabrasivo, e incorporan la última tecnología de separación

disponible.

Deslimadores.

Un deslimador es un equipo cuya función es la separación de los limos contenidos en los lodos. El punto de corte puede llegar a 7-10 μm. En el transcurso del trabajo con lodos, estos se van contaminando con limos, y para poder reutilizar el lodo, se hace necesario separar los limos, también para poder reciclarlos al final del ciclo de uso.

Mezcladores.

Los mezcladores se usan para mezclar polvo de bentonita con agua, o también se pueden usar para mezclar polvo de cemento y agua. El principio de mezclado se hace por impulsor o por tobera venturi, en ambos casos el objetivo es generar el suficiente esfuerzo cortante como para producir una suspensión coloidal.

Bombas de Lodos.

Las bombas  están especialmente diseñadas para el bombeo de lodos cargados de solidos, típicamente usados en cimentaciones especiales. Desde bombas de trasiego diésel, hasta bombas con capacidad de auto aspiración normal o instantánea, estas últimas con un circuito de vacío adicional que permite el cebado instantáneo y la rápida extracción del aire en la manguera de aspiración.

Maquinaría para lechadas

Inyecciones de fracturaciónLas inyecciones de fracturación son inyecciones de lechada de cemento que rompen el terreno, produciendo la densificación y rigidización del terreno, creando una red estructuradora del terreno.  Se introduce un material de baja viscosidad que busca la rotura del terreno para la posterior introducción de la lechada de fraguado rápido para reestructurarle.

Ejecución de inyecciones de fracturación del suelo

1. Se instala un tubo y se inyecta la vaina: El tubo manguito se coloca en la perforación efectuada, rellenando con una mezcla de bentonita-cemento.

2. Se fractura el suelo: se inserta un obturador doble, que independiza cada uno de los manguitos durante su inyección.

3. Inyección múltiple: Los manguitos pueden inyectarse una o varias veces, de acuerdo con los requisitos técnicos. El volumen de lechada, la presión máxima de inyección y, en el caso de una inyección repetitiva, la velocidad de inyección, se mantiene de acuerdo con las instrucciones. Los tubos manguitos pueden reutilizarse.

Bomba de inyección de lechadas

En Ingeniería civil, la operación de inyección de firmes tiene como objetivo producir la consolidación de la base de los firmes (base sobre la que se instalan

las losetas), mediante la introducción de un material suficientemente rígido como para absorber los movimientos verticales de la losa producidos como consecuencia del impacto súbito de los vehículos pesados. Las propiedades de este material no residen tanto en la resistencia propia del mismo, como en la capacidad de rellenar huecos.La inyección de firmes consta de las siguientes fases:

Perforación

Se realizan taladros en las losas que permitirán la posterior inyección del material a introducir.

Soplado

Tras la perforación el siguiente paso es el de soplar, que permite limpiar los taladros de los residuos sólidos de la perforación y facilitar la comunicación entre éstos.

Sellado

El sellado tiene la finalidad de evitar fugas de lechada, y consiste en asegurar la estanqueidad de las juntas.

Inyección

La inyección se realiza de forma progresiva, barriendo los taladros en secciones transversales a la calzada. Los taladros se taponarán con cuñas de madera que impidan la salida de lechada y permitan conservar la presión hasta que se inicie el fraguado de la lechada.

Limpieza

El último paso del proceso es la limpieza de los residuos, que debe de realizarse inmediatamente para evitar que endurezca sobre la calzada.