Autoconstrucción 9 - Cimentación

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    07-Aug-2015
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Captulo 9 CimentacinIntroduccinA 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 terrenos 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

La

cimentacin ms conocida es la mampostera de piedra pegada con mortero de cemento.

En terrenos arcillosos como el de la ciudad de Mxico resultan mejores las cimentaciones rgidas de concreto armado. El cuerpo humano es sustentado por las piernas, y transmite la carga (su peso) a travs de las plantas, al terreno que lo recibe. (vase figura 9-1. a y b)

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Figura 9-1. La construccin transmite la carga al terreno por la cimentacin. 268

La carga que se ejerza sobre el terreno tender a penetrar. (vase figura 9-2. A) El terreno contrarrestar el peso en sentido contrario, es decir, impedir la penetracin (resistencia o capacidad 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 contrario, 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 (menos hundimiento). Un ejemplo claro es el expuesto en las figura 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 cuadrado) o ton/m (toneladas por metro cuadrado), es decir, la carga que puede resistir el terreno por la unidad de superficie 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 cuidado porque tienen menor resistencia a la penetracin; 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.269

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

El captulo referente a estudios preliminares describe e identifica los tres grandes grupos de suelos: blando, mediano y duro.270

Tcnicamente, la capacidad de carga se puede investigar para obtener la solucin de la cimentacin que se va a emplear. Todo tipo de terreno tiene diferentes mate-

riales, los cuales se clasifican segn su tamao y resistencia.Clasificacin granulomtrica del terrenoLimos Arenas Gravilla o granzn Grava tamao mximo Cantos rodados 1 mm 1 a 3.5 mm 3.5 a 10 mm 10 a 38 mm 38 mm

Terrenos duros Gravas y arenas mezcladas con arcilla seca Esquistos o rocas compuestas o conglomerados Piedra arenisca en lechos compactos Piedra caliza en lechos compactos Roca grantica (Los coeficientes dados son de trabajo) Resistencia 40 a 60 ton/m 80 a 100 ton/m 200 ton/m 250 ton/m 300 ton/m

Clasificacin del terreno por su cohesinTerrenos suaves Resistencia Terrenos del valle de Mxico Terreno de aluvin (depsito arcilloso-arena) Tierra firme y seca natural Arcillas blandas (sustancia mineral impermeable y plstica, barro) Arena limpia y seca en lechos naturales confinados Arena compacta Arena compacta confinada conglutinada 2 a 5 ton/m 5 a 10 ton/m 10 ton/m 10 a 15 ton/m 20 ton/m 40 ton/m 40 ton/m

Si el terreno es de clasificacin suave y adems se ubica en zona de muy alta o alta sismicidad, lo aconsejable es apoyarse 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 (resistencia), la pendiente del mismo, las cargas a transmitir, los materiales y los sistemas constructivos. Los tipos de cimentacin superficial ms comunes son :271

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Tipos de cimentacinCon los elementos vistos anteriormente , estamos ahora en posibilidad de conocer en detalle la construccin de los cimientos para una casa. Existen otros tipos de cimentacin adems de los que se proponen, los cuales no son apropiados a los prototipos arquitectnicos sugeridos.

La zapataSirve para transmitir al suelo las cargas y el peso soportados 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).272

Figura 9-3.

Figura 9-4. Para alturas de 2 m deber utilizarse, en lugar del enrase, un muro de contencin de concreto armado. 273

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Zapatas corridas de concreto armadoEstos 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 formadas por dos elementos: zapata y trabe de reparticin. (ver figura 9-5).

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 formada por rectngulos cerrados. 274

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 se indica (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 centralSuelo blando Casa de un piso Ancho A cm Peralte B cm Alternativa 1. Armado con varilla grado 42 Alternativa 2. Armado con varilla 6000 Armado C Armado D Armado C Armado D 100 15 #3E20 #3E30# $ # $

Suelo medio Casa de un piso 60 15 #3E20 #3E30# $ # $

Suelo duro Casa de un piso 60 15 #3E20 #3E30# $ # $

Casa de dos pisos 180 25 #3E15 #3E30# $ # $

Casa de dos pisos 80 20 #3E15 #3E30# $ # $

Casa de dos pisos 60 15 #3E20 #3E30# $ # $

@ 20 @ 30

@ 15 @ 30

@ 20 @ 30

@ 15 @ 30

@ 20 @ 30

@ 20 @ 30

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Figura 9-6. Zapata central 277

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ZAPATA DE COLINDANCIASuelo blando Casa de un piso Ancho cm Peralte cm Alternativa 1. Armado con varilla grado 42 Alternativa 2. Armado con varilla 6000 Armado C Armado D Armado C Armado D A Casa de dos pisos 150 Suelo medio Casa de un piso Casa de dos pisos 80 Suelo duro Casa de un piso Casa de dos pisos 60

100

60

60

B

20 #3E15 #3E30# $ # $

30 #3E10 #3E30# $ # $

20 #3E15 #3E30# $ # $

25 #3E10 #3E30# $ # $

20 #3E15 #3E30# $ # $

20 #3E15 #3E30# $ # $

@ 15 @ 30

@ 10 @ 30

@ 15 @ 30

@ 10 @ 30

@ 15 @ 30

@ 15 @ 30

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Figura 9-7. Zapata de colindancia. 279

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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 apisonados (figuras 9-8, 9-9 y 9-10).

En el caso de que, por la pendiente del terreno, sea necesario hacer escalonamientos en la cimentacin, siempre deber apoyarse esta ltima sobre suelo firme. Se ocasionaran problemas graves a la casa si una parte de la cimentacin se apoyar sobre un suelo diferente a aquel donde se apoya el resto (figura 9-12). Los escalonamientos de la zapata y la trabe de coronamiento podrn hacerse en los

Figura 9-8.Plantilla de concreto pobre. 280

Figura 9-9. Plantilla de pedacera de piedra..

Figura 9-10. Plantilla de tabiques apisonados.

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

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

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 reparticin. 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.281

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Figura 9-13. Castillos. 282

Zapatas de piedraLos cimientos son los apoyos que sirven para tomar el peso de la vivienda y transmitirlo al suelo en una mayor rea de manera uniforme.