Cimentaciones 2

Noticreto 111 MARZO / ABRIL 2012

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Antes de entrar en materia es necesario compren-der que la construcción no se re�ere únicamente a la etapa de ejecución de un proyecto, sino que forma parte de un esquema integral que incluye las siguientes etapas:1. Planeación.2. Instalación.3. Ejecución.4. Entrega del resultado o del producto.

Cualquier error o imprevisto en alguna de estas etapas pue-de llevar a problemas en la construcción de los cimientos, por lo cual se abordarán a continuación las precauciones que deben tenerse y el problema a ser evitado o solucionado.

Durante la planeación El primer paso que debe contemplarse en la planeación de la construcción de cimentaciones es reunir el equipo de trabajo alrededor del plano de instalación para distribuir con e�cien-cia cada una de las dependencias, de tal forma que el espacio disponible sea su�ciente para la operación de cada uno de

Prevención de problemas usuales en la construcción de cimentaciones

Para obtener un producto que satisfaga las necesidades y cumpla las normas, es necesario no solo controlar los problemas perceptibles por el cliente, sino verificar que todas las etapas tanto de diseño como de la construcción se realicen bajo estándares de excelencia y calidad. En la construcción de cualquier edificio, uno de los procesos que exige máximo cuidado es la cimentación, puesto que cualquier error en la solución de un problema imprevisto durante esta etapa repercutirá en alteración de toda la estructura y en cuantiosos costos de reparación. A continuación se describe la manera de evitar los problemas más comunes en esta etapa y el manejo que debe dárseles según las condiciones de la obra.

ã Excavación para construcción de cimentaciones superficiales de concreto. ARCHIVO ASOCRETO – JORGE ORJUELA

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los vehículos, maquinaria, cuadrillas y almacenamiento. Así mismo, es necesario trazar las rutas de circulación tanto de personal como de maquinaria para evitar accidentes por la no demarcación de senderos.

Una vez establecidas la distribución zonal y las rutas de cir-culación, se selecciona el equipo necesario para la cimentación; esto depende del tipo de cimentación (super�cial o profunda), del suelo, de la profundidad que tendrán los cimientos, la facili-dad de adquirir los equipos en el mercado y las recomendaciones del ingeniero de suelos. En muchas ocasiones no se cuenta con el equipo adecuado, lo cual se traduce en ine�ciencias operativas, daño de herramientas y maquinaria por emplearlas para funcio-nes diferentes a las establecidas por el fabricante y, por último, errores constructivos puesto que el resultado �nal de emplear maquinaria inadecuada va a incumplir los estándares y la calidad exigidos. Para cimentaciones super�ciales no representa mayor problema, puesto que solo se requiere excavar y fundir. Para las cimentaciones profundas, a rasgos generales se recomiendan los siguientes equipos:

Otro factor a tener en cuenta durante la etapa de planeación para evitar problemas durante la ejecución radica en seleccionar un equipo humano de trabajo idóneo. En ello deben considerar-se los siguientes aspectos:

• Tipo de obra: en lo posible, contratar personas que tengan experiencia en obras similares y tengan las habilidades nece-sarias para desempeñar la labor.

• Equipos y maquinaria: de acuerdo con lo anterior, el equi-po de trabajo seleccionado deberá tener el mejor conoci-miento posible de la maquinaria empleada.

• Seguridad industrial: es imperativo que cada operario de la obra sea consciente de su propia seguridad y de su compromiso con la seguridad de visitantes y terceros.

El siguiente punto se concentra en la solicitud de insumos (formaletas, herramientas, maquinaria, etc.) y materia prima (con-creto, hierro, bentonita, etc.), que deben coincidir con las especi�-caciones de diseño. Las variaciones que se introduzcan deben ser consultadas y avaladas previamente por los diseñadores, puesto que un suministro equivocado no solo lleva a errores y confusio-nes en la etapa constructiva sino a baja calidad en el producto �nal. Cada insumo debe estar claramente especi�cado en los formatos de solicitud, y de igual manera las características, cantidades y proveedor de materia prima deben, en lo posible, ser constantes y quedar anotadas en todos los planos de diseño, memorias de cálculo y demás documentos que se manejen en la obra.

Durante la instalaciónComo primer paso de la instalación, es necesario adecuar el terreno o las plataformas, si se trata de una obra �uvial o marí-tima; en la zona de tránsito se debe conformar una super�cie

Actividad Diámetro Profundidad Suelo Torque Posible maquinariaVibrado / Mejoramiento del suelo

Entre 15 y 20 cm Hasta 15 m Blando - Martillo vibratorio, grúa

auxiliar

Excavación para pilotes fundidos in situ

Entre 30 y 50 cm Hasta 25 m

Blando 7.000

Perforadoras de broca o Hélice Continua (CFA)

Medio 12.000Duro 20.000

Entre 60 y 100 cm Hasta 28 cm Todo tipo 20.000

Excavación para pilotes / caissons

Entre 60 y 120 cm Hasta 55 m Blando a

medio

Entre

Perforadoras con Barretón o Kelly telescópico y/o Barrena continua

10.000 y 15.000

Entre 80 y 150 cm Hasta 60 m Blando a

medioEntre 15.000

y 25.000

Entre 120 y 200 cm Hasta 65 m

Medio a duro

Mayor a 25.000

RocaCantos rodadosPerfiles

aluviales

ã Inicio de obras de cimentación. ARCHIVO ASOCRETO – EDGARD

TORRES

æ Vista al inicio de la obra, organización de áreas.ARCHIVO ASOCRETO – MAURICIO

ARANGO LÓPEZ

ä Tabla No. 1. Equipos comúnmente utilizados según las labores a desarrollar y las características del terreno.

ã Perforadora de hélice continua. FLICKR - DOCKLANDSTONY



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de trabajo lo más nivelada posible, con drenaje su�ciente para permitir las circulaciones y cuya compactación esté acorde con el tipo de trá�co esperado. De esta forma se establecen vías de acceso adecuadas que, con mantenimiento frecuente, prestarán buen servicio; no hay que olvidar señalizar adecua-damente cada sendero y zona de tránsito y de descarga de material. De esta forma se atacarán problemas de volcamiento y estancamiento de maquinaria, como también accidentes de-rivados de la circulación de personal, maquinaria y descarga de materiales. Esta acción contribuirá, además, a mejorar los rendimientos de obra al hacer más rápidas y e�cientes las la-bores de transporte y descarga de materiales.

En las instalaciones tiene gran importancia delimitar cada una de las zonas establecidas en el plano de campamento con el propósito de ordenar desde un comienzo la destinación de los recursos y evitar que se depositen materiales o que se realicen ac-tividades en zonas dedicadas a otro propósito. Es uno de los pro-blemas más frecuentes en construcciones con espacio reducido, pues es frecuente que, por de�ciencias en la comunicación o la señalización, se depositen materiales en lugares indebidos, lo que provoca retrasos en los cronogramas. Esto también debe aplicar-se en torno al área de cimentación y las pre-excavaciones, puesto que la delimitación inadecuada puede ocasionar accidentes con personas o con maquinaria que no se percaten de la existencia de las excavaciones.

Durante la ejecuciónLa inspección durante la ejecución consiste en veri�car que el proceso constructivo, los materiales y los procedimientos se encuentren bajo el esquema planeado y cumplan con to-dos los estándares establecidos. A continuación se describe la inspección necesaria para cimentaciones super�ciales y pro-fundas.

Cimentaciones superficialesEn el caso de las cimentaciones super�ciales (zapatas, placas, etc.), es necesario realizar tres tipos de inspecciones antes de su vaciado.

Inspección del terrenoSe realiza tan pronto se haya terminado la excavación y estén construidos los moldes para el vaciado, no sin antes aprobar las condiciones del terreno para disponer los moldes, veri-�cando su compactación, humedad, forma y dimensiones

establecidas en el diseño, así como la revisión de la pendien-te del talud de la excavación y su estabilidad, con el �n de evitar problemas de deslizamientos o accidentes. De igual manera debe disponerse y veri�carse el drenaje para evitar encharcamientos durante la construcción. Deben eliminarse los charcos de agua antes de colocar el concreto, pues el líqui-do aumentará la relación agua/material cementante, y afectará directamente la resistencia de diseño de la mezcla. El refuerzo se puede colocar una vez aprobada la disposición del molde. En esta fase de la inspección se veri�ca la correcta alineación de la zapata según los ejes establecidos por el diseñador, para evitar problemas de localización y posibles inconvenientes de alineación de las cimentaciones.

Es importante aclarar que el concreto se dispondrá directa-mente sobre el terreno, por lo cual debe protegerse por completo de la penetración de agua antes de ser colocado; si el suelo fue ablandado por acción del agua, deberá ser excavado y compac-tado con material estructural de relleno siguiendo las recomen-daciones del ingeniero de suelos. Esta medida evitará problemas constructivos de colocación del concreto y di�cultades futuras de estabilidad. Los puntos suaves y todas las porciones de la sub-rasante que pudieran estar sometidos a asentamientos deben ser eliminados, incluyendo �suras, capas inclinadas, capas de arcilla y capas de arena que contengan excesos de agua.

Inspección pre-fundiciónUna vez la formaleta y el refuerzo estén en su lugar para el va-ciado del concreto, se debe realizar una inspección detallada del refuerzo, veri�cando que los diámetros, espaciamientos y amarres cumplan a cabalidad las especi�caciones de dise-ño. Tiene gran importancia garantizar que el recubrimiento del refuerzo esté acorde con lo estipulado por el diseñador puesto que estos elementos tendrán contacto permanente con sulfatos provenientes del suelo, y por ende reclaman especial cuidado (ver Capítulo C.4, NSR – 10). Esto evitará errores de-rivados de la de�ciente colocación, disposición y amarre del refuerzo y garantizará la duración y buen comportamiento de la estructura. De igual forma, debe veri�carse que el molde se encuentre limpio y en buen estado general, con las uniones debidamente cerradas.

Si se va a fundir concreto nuevo sobre uno previamente co-locado, la super�cie del concreto viejo debe encontrarse libre de aceite, grasa, materiales extraños y sustancias ajenas a la mezcla; en ocasiones es necesario limpiarla con arena húmeda o chorro

áCimentaciones profundas - Caissons.ARCHIVO ASOCRETO - ALFONSO

URIBE S.

ä Instalación acero de refuerzo placa de cimentación. ARCHIVO ASOCRETO - ALFONSO

URIBE S.



de arena a alta presión para exponer una super�cie de contacto rugosa y que garantice buena adherencia entre ambas mezclas.

No debemos olvidar que antes de vaciar el concreto es necesario compro-bar que la mezcla cumpla las propiedades estipuladas en su diseño. Para este �n se recomienda tomar muestras por lo menos una vez al día por cada 40 m3 de concreto vaciado, o al menos una vez por cada 200 m2 por super�cie de losa. Generalmente se prueba la manejabilidad con el ensayo de asentamiento utilizando el cono de Abrahams y con la prueba de resistencia a la compresión a los 28 días (f’c).

Inspección durante y después de la fundiciónEste control debe realizarse durante e inmediatamente después de la fun-dición del concreto; aquí se revisa su buena vibración, compactación y super�cie homogénea. Es importante que la cimbra se retire en el periodo especí�co de diseño y no antes de este; el ACI 347 recomienda para losas y zapatas de cimentación manejar un tiempo mínimo de 7 días. Esto se ha establecido para una temperatura media de 10°C, suponiendo que se usa cemento Pórtland Tipo I; si las temperaturas son inferiores a las estableci-das los tiempos mínimos deben incrementarse. El cumplimiento de estos tiempos garantizará que la estructura mantenga las propiedades de diseño y que no presente fallas por descimbrado prematuro.

Si se cumplen las anteriores recomendaciones y se siguen los lineamientos de diseño, podrán evitarse varios inconvenientes durante y después de la cons-trucción de cimentaciones super�ciales.

Cimentaciones profundasEn cuanto a la inspección del terreno (super�cial), las cimentaciones pro-fundas exigen los mismos cuidados de las cimentaciones super�ciales: de-limitación de las áreas, senderos de tránsito y una zona estable para situar la maquinaria, como también una pre-excavación, tal como ya se indicó. Pero en este caso, y debido a que todo el proceso no es fácilmente visible, se requieren herramientas y pruebas adicionales más complejas para de-terminar problemas presentes durante su construcción. Estos ensayos se describen en el artículo de Tecnología de esta misma edición de Noticreto. Algunos de ellos son:

• Excavación e inspección visual (VI).• Reflexión de ondas sónicas (PIT).• Carga dinámica (PDA).• Crosshole (CH).• Gamma logging (GL).• Perforación (P).• Carga cuasi-estática (CE).

Estos ensayos son aplicables según el tipo de problema que se presente.

Puesto que la gran mayoría de estas fallas ocurre en grandes profundida-des, se recomienda que antes de tomar una decisión al respecto se consulte con el ingeniero de suelos para tener un concepto técnico y acertado de las posibles soluciones.

Como se puede observar, la mayoría de los problemas de cimentaciones debe tratarse de manera preventiva desde la etapa de planeación y preparación, para de esta manera disminuir al máximo cualquier eventualidad durante la ejecución del proyecto. Siendo la cimentación la base de toda la estructura, hay que prestar atención especial a los problemas que surjan en éste aspecto y consultar con especialistas en el tema antes de tomar decisiones que puedan afectar la calidad y comportamiento del producto �nal.

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