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UNIVERSIDAD MUNDO MAYA

LICENCIATURA EN ARQUITECTURA

Unidad 1 y 2

HERNANDEZ PACHECO CRISTOBAL

ASIGNATURA: CIMENTACIONES

CATEDRATICO: PEDRO POOL

SAN FRANCISCO DE CAMPECHE, CAMP., A 18DE SEPTIEMBRE DE 2015.

MISIÓN

Lograr los objetivos académicos con alta calidad académica, fomentando en el educando responsabilidad, constancia, honestidad y demás valores que dignifiquen la conducta de la persona, fortalecer los sentimientos de fraternidad y ayuda entre los seres humanos ypreservar el patrimonio cultural de México.

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INDICE

1.- Aspectos estratigráficos y geotecnológicos ………………………………………3

1.1 Estratigrafía general de la localidad ……………………………………………………3

1.2 Actividades geotécnicas para proyectos y construcción …………………………….4

1.3 Tipos de cimentaciones profundas …………………………………………………….5

1.4 Aspectos geotécnicos …………………………………………………………………..10

1.4.- 1Del reglamento de construcciones …………………………………………………11

1.4.2-De las normas técnicas complementarias……………………………………….. ..13

1.5 Definiciones de cimentaciones y tipológicas …………………………………………18

1.6 Acciones a considerar …………………………………………………………………..23

1.7 Análisis y dimensionamiento …………………………………………………………...27

2. proceso de excavación para cimentaciones compensadas

2.1 Trazo y nivelación ……………………………………………………………………….32

2.2 Características del suelo ……………………………………………………………….33

2.3 Problemas en el proceso ……………………………………………………………….34

2.4 Métodos de bombeo y drenaje ………………………………………………………...34

2.5 Recimentaciones…………………………………………………………………………34

2.6 Protección y colindancias ……………………………………………………………….35

2.7 Impermeabilización ………………………………………………………………………35

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1.-ASPECTOS ESTATIGRAFICOS Y GEOTECNICOS

1.1 Estratigrafía general de la localidad

La primera definición en 1865, consideraba a la estratigrafía como una rama de la geología que estudia el orden y posición relativa de los estratos. En 1957, Dumbar y Rodgers editaron el libro “Principios de la estratigrafía”, donde consideraban que se debía incluir el estudio de:

a) Composición, textura y estructura de las rocas estratificadas y sedimentarias.

b) Meteorización, transporte y sedimentación (procesos modificación)

c) Relaciones areales (horizontal) y temporal (vertical) de las rocas estratificadas, así como los sucesos impresos en la estratificación que nos permiten deducir la historia de la roca.

1) Serie local 2) Correlación 3) Historia

En sentido estricto la estratigrafía se encarga del estudio de este último apartado c), que marca los objetivos principales.

1) Serie local o sucesión estratigráfica

Se trata de estudiar los materiales del estrato, la delimitación de la unidad, ordenación temporal,,, a fin de levantar una serie estratigráfica de los estratos de la localidad, lo más exacta posible. La ordenación temporal se lleva a cabo colocando los más antiguos abajo y los mas modernos arriba.

2) Correlación

Se trata de establecer la relación o equivalencia entre dos o mas series locales, comparando los materiales o estudiando el contenido fósil. (correlación litológica o temporal). Desde el punto de vista litológico son equivalentes cuando son el mismo material. Y desde le punto de vista paleontológico, son equivalentes cuando tienen igual edad, y distinto material.

3) Historia

Interpretación el registro estratigráfico a fin de saber que ha sucedido en la superficie terrestre a lo largo de la historia y de la formación del estrato.

En estos aspectos coincide con la geología histórica y paleogeografía (distribución geográfica de los fósiles).

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En 1960, Séller la definió como el estudio e interpretación de las rocas sedimentarias y estratificadas, así como el estudio de la secuencia, y la correlación y cartografía de las unidades estratigráficas (relación entre ellas y representación en un mapa).

En 1977, Corrales y colaboradores la definieron como el estudio e interpretación de los procesos registrados en las sucesiones sedimentarias, que nos permite conocer la disposición sedimentaria, así como establecer la correlación y los sucesos para su ordenación temporal.

También, estamos relacionando, en estas definiciones, las rocas sedimentarias y estratificadas. Esto se debe ha que hay pocas rocas sedimentarias no estratificadas (yeso...) y viceversa (debidos a procesos volcánicos; piroclastos).

La sedimentología y paleografía son la base de la geología histórica.

1.2- Actividad geotécnica para proyectos y construcción

En Geotecnia, tenemos una gran experiencia en la realización de estudios geotécnicos (estudios geotécnicos para vivienda unifamiliar, bloques de vivienda etc...). Nuestro objetivo radica en facilitarle un informe geotécnico de calidad que responda a sus necesidades. A la hora de abordar cualquier obra de ingeniería civil o proyecto de edificación, es aconsejable realizar un estudio geotécnico para obtener información detallada sobre las características del terreno o suelo de referencia.

Un buen estudio geotécnico es crucial para un correcto cálculo y diseño de cimentación y estabilidad de edificios (evitando así riesgos de inseguridad de la cimentación), identificar desperfectos en viviendas, derrumbamientos o deslizamientos.

¿Qué es un estudio geotécnico?

Un estudio geotécnico el conjunto de actividades que permiten obtener la información geológica y geotécnica del terreno, necesaria para la redacción de un proyecto de construcción. El estudio geotécnico se realiza previamente al proyecto de un edificio o de una vivienda unifamiliar y tiene por objeto determinar la naturaleza y propiedades del terreno, fundamentales para definir el tipo y condiciones de cimentación.

Estudio geotécnicos: objetivos.

Los estudios geotécnicos nos permiten definir las dimensiones y la tipología del proyecto de tal forma que las cargas soportadas por estructuras de contención o generadas por las cimentaciones y excavaciones no pongan en peligro la obra estructural o generen situaciones de inestabilidad de las propias estructuras o del terreno. Por otra parte, un estudio geotécnico de calidad permite anticipar posibles problemas de construcción relacionados o no con el agua (profundidad del nivel fréatico,  filtraciones, erosiones

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internas, entre otros), determinar el volumen y la maquinaria adecuada para la obra, el tipo de materiales que han de ser excavados etc.

Estudio geotécnico y seguro decenal de la vivienda

Realizar un estudio geotécnico es clave y siempre aconsejable para luego poder gestionar y contratar un seguro decenal de la vivienda. El seguro decenal es un seguro de daños materiales obligatorio por ley que garantiza durante 10 años todos los daños producidos por vicios o defectos que afecten a la obra fundamental: soportes, cimentación, vigas, forjados, muros de carga y cualquier otro que afecte a la resistencia y estabilidad del edificio. Más información sobre el seguro decenal de la vivienda.

1.3 TIPOS DE CIMENTACIONES PROFUNDAS

Antecedentes

El primer tratado sobre pilotes se debe a panoret (1708 – 1794) y la primer formula de hinca aparece en 1851. Despues de las estacas de madera aparecen los pilotes de fundación (1818) y en 1900 los perfiles laminados.

Los pilotes de hormigón aparecen en Suecia en 1939.

Los holandeses fueron primeros en reconocer entre 1913 y 1936 que los penetro metros y los pilotes, elementos largos y delgados se comportan en forma semejante.

A  las  cimentaciones  profundas  se  les  suele  llamar  también  indirecta.  Si  a  5  o  6  metros, no se alcanza suelo firme, la cimentación directa resulta  excesivamente cara y espreferible estudiar un sistema de cimentación  profunda.

En  general  se  recomienda  el  uso  de  una  cimentación  profunda  para  apoyar  una  estructura  cuando  los  esfuerzos  inducidos  en  el  suelo  por  las  cargas  o  acciones a  que  está  sometida  exceden  la  resistencia  o  capacidad  de  soporte  de  los estratos  más  superficiales,  o  cuando  las  restricciones  de  funcionamiento  u operación obliguen a dicha solución.

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Clasificación de cimentaciones profundas

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Pilotes de concreto

Prefabricados: son fabricados en moldes, de acuerdo con las especificaciones.

Colados in situ: concreto depositado directamente en las perforaciones realizadas en el subsuelo.

Pilotes de acero

Resistentes a cargas de alta magnitud y a esfuerzos cortantes y flexionantes considerables; pueden alcanzarse grandes profundidades con unión de piezas por roscado o soldadura. Principal desventaja es que el área de la sección disminuye por efectos de la corrosión.

Pilotes mixtos

Constituidos por piezas de distintos materiales. Los más comunes son los de piezas metálicas y concreto. El propósito es aprovechar las ventajas de los materiales según las condiciones del terreno.

Pilotes de madera

Es el más antiguo. Sección circulas no uniforme y su longitud varia, rara vez alcanza los 20m. Requieren tratamiento para protegerlos y prolongar vida útil.

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Con desplazamiento

Elementos prefabricados, así como los perfiles y tubería metálica, son instalados en el subsuelo sin realizar previamente una perforación, aplicándoles energía dinámica y presión en suelos blandos, y vibración en suelos predominantemente friccionantes.

Con poco desplazamiento

Hincado en perforación previa: utilizado debido a que las características del subsuelo por resistencia impida la instalación de elementos.

Hincado con chiflón: utilizado para hincar elementos precolados o de acero en suelos compuestos por arena suelta.

Sección transversal pequeña: se instalan tubos y perfiles metálicos sin perforación previa, provoca desplazamiento del subsuelo.

Sin desplazamiento

Aquellos que en su proceso constructivo, el terreno es removido para posteriormente construir o colocar el pilote dentro de la perforación.

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Carga vertical

Punta: la carga vertical es transmitida al estrato localizado en la punta de los elementos de cimentación.

Fricción: la transmisión de las cargas al subsuelo se desarrolla a través del contacto de los diferentes estratos con el fuste de los pilotes o las pilas dependiendo del sentido de los esfuerzos, la cimentación puede ser de apoyo o anclaje.

Mixta: cuando en el diseño, los esfuerzos son distribuidos en la punta y en el fuste.

Carga horizontal y vertical

En estructuras que general cargas horizontales hacia la cimentación, además de las verticales, puede ser recomendable uso de pilotes inclinados. Si la carga horizontal es moderada, es preferible usar pilotes verticales.

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1.4- Aspectos geotécnicos

Geotecnia

La ingeniería Geotécnica representa para GEOLEN la base fundamental de nuestra labor de consultoría. El espíritu que determinó la creación de la empresa fue la necesidad de dar un servicio en ingeniería del terreno que no solo aportase soluciones adecuadas al amplio campo de la obra civil y la arquitectura, sino que estas soluciones siempre se ajustasen, del mejor modo posible, al problema existente. Todos sabemos que soluciones en el mundo de la geotecnia existen muchas, pero deber ser la labor del experto, y Geolen Ingeniería se considera una empresa de referencia en este campo, el elegir, de entre todas ellas, las que representen un óptimo entre adecuación técnica, viabilidad de ejecución y, algo muy importante, economía.

Nuestro campo de actuación es muy amplio, pero podemos apuntar cuatro ramas de actividad principales:

Geotecnia para proyectos de Obra Civil, bien sean obras lineales, obras marítimas, instalaciones energéticas, grandes complejos industriales, etc.. En este tipo de proyectos llevamos a cabo, gracias a la estructura de nuestra empresa, desde las labores iniciales de planificación de las campañas de investigación precisas, asesorando a nuestros clientes si fuese necesario, la supervisión y ejecución de los trabajos de campo y laboratorio, la interpretación de la información recabada, la redacción de los anejos geológicos y geotécnicos del proyecto, hasta, finalmente,  aportar una asesoría y apoyo en cualquier foro técnico al que fuese preciso acudir.

Geotecnia para edificación.Geolen Ingeniería ha participado en numerosos estudios geotécnicos de edificación, especializándose en aquellos que por sus singularidades técnicas o geotécnicas, representan un mayor reto para nuestro personal especializado.

Estudio y solución de Patologías. Una gran número de los trabajos que realizamos están orientados a la catalogación, estudio y resolución de patologías relacionadas con el ámbito geotécnico. Desde deslizamientos de laderas a patologías de cimentación en estructuras singulares pasando por daños de distinta índole a edificaciones o infraestructuras viarias. En este tipo de labor, Geolen no solo destaca por aportar soluciones estudiadas económicas y realizables, sino que no sentimos orgullosos de actuar con la rapidez y flexibilidad que este tipo de problemas requieren.

Asistencia Técnica en obra. Los técnicos especialistas de Geolen Ingeniería no solo realizan una labor de consultoría a nivel de proyecto. Su trabajo se extiende durante la fase de construcción aportando una asistencia técnica ya sea a la Dirección Facultativa, a la empresa Constructora o, bien, si es el caso, a la administración promotora.

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1.4.1 Del reglamento de construcción

Artículo 217.- En este Capítulo se disponen los requisitos mínimos para el diseño y edificación de cimentaciones. Requisitos adicionales relativos a los métodos de diseño y edificación y a ciertos tipos específicos de cimentación se fijarán en las Normas Técnicas Complementarias de este Reglamento.

Artículo 218.- Toda edificación se soportará por medio de una cimentación apropiada. Las Edificaciones no podrán en ningún caso desplantarse sobre tierra vegetal, suelos o rellenos sueltos o desechos. Sólo será aceptable cimentar sobre terreno natural competente o rellenos artificiales que no incluyan materiales degradables y hayan sido adecuadamente compactados. El suelo de cimentación deberá protegerse contra deterioro por intemperismo, arrastre por flujo de aguas superficiales o subterráneas y secado local por la operación de calderas o equipos similares.

Artículo 219.- Para fines de este Título, el Distrito Federal se divide en tres zonas con las siguientes características generales:

Zona I. Lomas, formadas por rocas o suelos generalmente firmes que fueron depositados fuera del ambiente lacustre, pero en los que pueden existir, superficialmente o intercalados, depósitos arenosos en estado suelto o cohesivos relativamente blandos. En esta Zona, es frecuente la presencia de oquedades en rocas y de cavernas y túneles excavados en suelos para explotar minas de arena;

Zona II. Transición, en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 m de profundidad, o menos, y que está constituida predominantemente por estratos arenosos y limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre; el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros y pocos metros, y

Zona III. Lacustre, integrada por potentes depósitos de arcilla altamente compresible,separados por capas arenosas con contenido diverso de limo o arcilla. Estas capas arenosas son de consistencia firme a muy dura y de espesores variables de centímetros a varios metros. Los depósitos lacustres suelen estar cubiertos superficialmente por suelos aluviales y rellenos artificiales; el espesor de este conjunto puede ser superior a 50 m; La zona a que corresponda un predio se determinará a partir de las investigaciones que se realicen en el subsuelo del predio objeto de estudio, tal y como lo establezcan las Normas Técnicas Complementarias. En caso de Edificaciones ligeras o medianas, cuyas características se definan en dichas Normas, podrá determinarse la zona mediante el mapa incluido en las mismas, si el predio está dentro de la porción zonificada; los predios ubicados a menos de 200 m de las fronteras entre dos de las zonas antes descritas se supondrán ubicados en la más desfavorable.

Artículo 220.- La investigación del subsuelo del sitio mediante exploración de campo y pruebas de laboratorio deberá ser suficiente para definir de manera confiable los parámetros de diseño de la cimentación, la variación de los mismos en la planta del predio y los procedimientos de edificación. Además, deberá ser tal que permita definir:

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I. En la zona I a que se refiere el artículo 219 del Reglamento, si existen en ubicaciones de interés materiales sueltos superficiales, grietas, oquedades naturales o galerías de minas, y en caso afirmativo su apropiado tratamiento, y

II. En las zonas II y III del artículo mencionado en la fracción anterior, la existencia de restos arqueológicos, cimentaciones antiguas, grietas, variaciones fuertes de estratigrafía, historia de carga del predio o cualquier otro factor que pueda originar asentamientos diferenciales de importancia, de modo que todo ello pueda tomarse en cuenta en el diseño.

Artículo 221.- Deberán investigarse el tipo y las condiciones de cimentación de lasEdificaciones colindantes en materia de estabilidad, hundimientos, emersiones, agrietamientos del suelo y desplomes, y tomarse en cuenta en el diseño y edificación de la cimentación en proyecto. Asimismo, se investigarán la localización y las características de las obras subterráneascercanas, existentes o proyectadas, pertenecientes a la red de transporte colectivo, de drenaje y de otros servicios públicos, con objeto de verificar que la edificación no cause daños a tales instalaciones ni sea afectada por ellas.

Artículo 222.- En las zonas II y III señaladas en el artículo 219 de este Reglamento, se tomará en cuenta la evolución futura del proceso de hundimiento regional que afecta a gran parte del Distrito Federal y se preverán sus efectos a corto y largo plazo sobre el comportamiento de la cimentación en proyecto.

Artículo 223.- La revisión de la seguridad de las cimentaciones, consistirá, de acuerdo con el artículo 193 de este Reglamento, en comparar la resistencia y las deformaciones máximas aceptables del suelo con las fuerzas y deformaciones inducidas por las acciones de diseño. Las acciones serán afectadas por los factores de carga y las resistencias por los factores de

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1.4.2 de las normas técnicas complementarias

VERIFICACIÓN DE LA SEGURIDAD DE LAS CIMENTACIONES

En el diseño de toda cimentación, se considerarán los siguientes estados límite, además de los correspondientes a los miembros de la estructura: a)   De falla:

1)         Flotación;

2)         Flujo plástico local o general del suelo bajo la cimentación; y

3)         Falla estructural de pilotes, pilas u otros elementos de la cimentación.

 La revisión de la seguridad de una cimentación ante estados límite de falla consistirá en comparar para cada elemento de la cimentación, y para ésta en su conjunto, la capacidad de carga del suelo con las acciones de diseño, afectando la capacidad de carga neta con un factor de resistencia y las acciones de diseño con sus respectivos factores de carga. La capacidad de carga de los suelos de cimentación se calculará por métodos analíticos o empíricos suficientemente apoyados en evidencias experimentales locales o se determinará con pruebas de carga. La capacidad de carga de la base de cualquier cimentación se calculará a partir de la resistencia media del suelo a lo largo de la superficie potencial de falla correspondiente al mecanismo más crítico. En el cálculo se tomará en cuenta la interacción entre las diferentes partes de la cimentación y entre ésta y las cimentaciones vecinas. Cuando en el subsuelo del sitio o en su vecindad existan rellenos sueltos, galerías, grietas u otras oquedades, éstos deberán tratarse apropiadamente o bien considerarse en el análisis de estabilidad de la cimentación. b)   De servicio:

Movimiento vertical medio, asentamiento o emersión de la cimentación, con respecto al nivel del terreno circundante; Inclinación media de la construcción, deformación diferencial de la propia estructura y sus vecinas.

En cada uno de los movimientos, se considerarán el componente inmediato bajo carga estática, el accidental, principalmente por sismo, y el diferido, por consolidación, y la combinación de los tres. El valor esperado de cada uno de tales movimientos deberá garantizar que no se causarán daños intolerables a la propia cimentación, a la superestructura y sus instalaciones, a los elementos no estructurales y acabados, a las construcciones vecinas ni a los servicios públicos. 

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Se prestará gran atención a la compatibilidad a corto y largo plazo del tipo de cimentación seleccionado con el de las estructuras vecinas. La revisión de la cimentación ante estados límite de servicio se hará tomando en cuenta los límites indicados en la tabla 3.1. 

Acciones de diseño

De acuerdo con lo señalado en la sección 2.3 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, las combina-ciones de acciones a considerar en el diseño de cimentaciones serán las siguientes: a)   Primer tipo de combinación

Acciones permanentes más acciones variables, incluyendo la carga viva. Con este tipo de combinación se revisarán tanto los estados límite de servicio como los de falla. Las acciones variables se considerarán con su intensidad media para fines de cálculos de asentamientos u otros movimientos a largo plazo. Para la revisión de estados límite de falla, se considerará la acción variable más desfavorable con su intensidad máxima y las acciones restantes con intensidad instantánea. Entre las acciones permanentes se incluirán el peso propio de los elementos estructurales de la cimentación, los efectos del hundimiento regional sobre la cimentación, incluyendo la fricción negativa, el peso de los rellenos y lastres que graviten sobre los elementos de la subestructura, incluyendo el agua en su caso, los empujes laterales sobre dichos elementos y toda otra acción que se genere sobre la propia cimentación o en su vecindad. 

Tabla 3.1 Límites máximos para movimientos y deformaciones originados en la cimentación1

a)      Movimientos verticales (hundimiento o emersión)

Concepto Límite

En la zona I:Valor medio en el área ocupada por la construcción:

Asentamiento:     Construcciones aisladasConstrucciones colindantes

5 cm   (2)

2.5 cm

En las zonas II y III:Valor medio en el área ocupada por la construcción:

Asentamiento:     Construcciones aisladasConstrucciones colindantes

Emersión:              Construcciones aisladasConstrucciones colindantes

30 cm   (2)

15 cm

30 cm   (2)

15 cm

1 cm/semana

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Velocidad del componente diferido

b)      Inclinación media de la construcción

Tipo de daño Límite Observaciones

Inclinación visible 100 / (100 + 3hc) por cientohc = altura de la

construcción en mMal funcionamiento de grúas viajeras

0.3 por ciento En dirección longitudinal

c)      Deformaciones diferenciales en la propia estructura y sus vecinas

Tipo de estructuras Variable que se limita Límite

Marcos de acero Relación entre el asentamiento diferencial entre apoyos y el claro

0.006

Marcos de concreto Relación entre el asentamiento diferencial entre apoyos y el claro

0.004

Muros de carga de tabique de barro o bloque de concreto

Relación entre el asentamiento diferencial entre extremos y el claro

0.002

Muros con acabados muy sensibles, como yeso, piedra ornamental, etc.

Relación entre el asentamiento diferencial entre extremos y el claro

0.001Se tolerarán valores mayores en la medida en que la deformación ocurra antes de colocar los acabados o éstos se encuentren desligados de los muros.

Paneles móviles o muros con acabados poco sensibles, como mampostería con juntas secas

Relación entre el asentamiento diferencial entre extremos y el claro 0.004

Tuberías de concreto con juntas

Cambios de pendiente en las juntas 0.015

 Comprende la suma de movimientos debidos a todas las combinaciones de carga que se especifican en el Reglamento y las Normas Técnicas Complementarias. Los valores de la tabla son sólo límites máximos y en cada caso habrá que revisar que no se cause ninguno de los daños mencionados al principio de este Capítulo. En construcciones aisladas será aceptable un valor mayor si se toma en cuenta explícitamente en el diseño estructural de los pilotes y de sus conexiones con la subestructura. 

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b)   Segundo tipo de combinación

Acciones permanentes más acciones variables con intensidad instantánea y acciones accidentales (viento o sismo). Con este tipo de combinación se revisarán los estados límite de falla y los estados límite de servicio asociados a deformaciones transitorias y permanentes del suelo bajo carga accidental. La magnitud de las acciones sobre la cimentación provenientes de la estructura se obtendrá como resultado directo del análisis de ésta. Para fines de diseño de la cimentación, la fijación de la magnitud de todas las acciones pertinentes y de su distribución será responsabilidad conjunta de los diseñadores de la superestructura y de la cimentación. Se estimarán con especial cuidado las concentraciones de carga que pueden generar en ciertas partes específicas de la cimentación los elementos más pesados de la estructura (salientes, muros de fachada, cisternas, etc.) y que son susceptibles de inducir fallas locales o generales del suelo. Congruentemente con lo especificado en las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo respecto a efectos bidireccionales, para la revisión de los estados límite de falla de una cimentación bajo este tipo de solicitación, se deberán considerar las acciones sísmicas de la siguiente forma: 100 por ciento del sismo en una dirección y 30 por ciento en la dirección perpendicular a ella, con los signos que para cada concepto resulten desfavorables y se repetirá este procedimiento en la otra dirección. Para una evaluación más precisa de las acciones accidentales por sismo al nivel de la cimentación, será válido apoyarse en un análisis de interacción dinámica suelo–estructura recurriendo a métodos analíticos o numéricos aceptados para este fin. Se podrá usar en particular el método de la sección A.6 del Apéndice A de las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo. Además de las acciones anteriores, se considerarán las otras señaladas en las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones. En el caso de cimentaciones profundas construidas en las zonas II y III o en rellenos compresibles de la zona I se incluirá entre las acciones permanentes la fricción negativa que puede desarrollarse en el fuste de los pilotes o pilas por consolidación del terreno circundante. Al estimar esta acción, se tomará en cuenta que: 1)    El esfuerzo cortante que se desarrolla en el contacto entre el suelo y el fuste del

pilote (o pila), o en la envolvente de un grupo de pilotes, por fricción negativa no puede en principio ser mayor que la resistencia al corte del suelo determinada en prueba triaxial consolidada–no drenada, realizada bajo una presión de confinamiento representativa de las condiciones del suelo in situ.

2)    El esfuerzo cortante máximo anterior solamente puede desarrollarse si el suelo alcanza la deformación angular límite.

3)    La fricción negativa desarrollada en un pilote o subgrupo de ellos en el interior de un grupo de pilotes no puede ser mayor que el peso del suelo correspondiente al área tributaria del o de los elementos considerados.

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4)    Los esfuerzos de descarga inducidos en el suelo por la fricción negativa considerada en determinado análisis no pueden ser mayores que los que resulten suficientes para detener el proceso de consolidación que la origina.

 

Cuando se considere que la fricción negativa pueda ser de importancia, deberá realizarse una modelación explícita, analítica o numérica, del fenómeno que permita tomar en cuenta los factores anteriores y cuantificar sus efectos. En esta modelación se adoptarán hipótesis conservadoras en cuanto a la evolución previsible de la consolidación del subsuelo. Se calcularán y tomarán explícitamente en cuenta en el diseño el cortante en la base de la estructura y los momentos de volteo debidos tanto a excentricidad de cargas verticales respecto al centroide del área de cimentación como a solicitaciones horizontales.  

Factores de carga y de resistencia

Los factores de carga, FC , que deberán aplicarse a las acciones para el diseño de cimentaciones serán los indicados en la sección 3.4 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño de Estructural de las Edificaciones. Para estados límite de servicio, el factor de carga será unitario en todas las acciones. Para estados límite de falla se aplicará un factor de carga de 1.1 al peso propio del suelo y a los empujes laterales de éste. La acción de la subpresión y de la fricción negativa se tomará con un factor de carga unitario. Los factores de resistencia, FR , relativos a la capacidad de carga de cimentaciones determinada a partir de estimaciones analíticas o de pruebas de campo serán los siguientes para todos los estados límite de falla: a)   FR = 0.35 para la capacidad de carga ante cualquier combinación de acciones en la

base de zapatas de cualquier tipo en la zona I, zapatas de colindancia desplantadas a menos de 5 m de profundidad en las zonas II y III y de los pilotes y pilas apoyados en un estrato resistente; y

b)   FR = 0.70  para los otros casos.

 Los factores de resistencia se aplicarán a la capacidad de carga neta de las cimentaciones.

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1.5- Definiciones de cimentación y tipologías

Se denomina cimentación al conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que no superen su presión admisible ni produzcan cargas zonales. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes).

La cimentación es importante porque es el grupo de elementos que soportan a la superestructura. Hay que prestar especial atención ya que la estabilidad de la construcción depende en gran medida del tipo de terreno.

Siempre que sea posible, se preferirá que los cimientos estén solicitados por cargas centradas, ya que las excéntricas pueden provocar empujes diferenciales.

Se buscará siempre que el terreno de apoyo sea resistente y, si eso no fuese posible, habrá que buscar soluciones alternativas.

En muchos casos, los cimientos no solo transmiten compresiones, sino que mediante esfuerzos de rozamiento y adherencia llegan a soportar cargas horizontales y de tracción, anclando el edificio al terreno, si fuese necesario. Las funciones principales, los cimientos han de cumplir otros propósitos:

• Ser suficientemente resistentes para no romper por cortante.• Soportar esfuerzos de flexión que produce el terreno, para lo cual se

dispondrán armaduras en su cara inferior, que absorberán lastracciones.• Acomodarse a posibles movimientos del terreno.• Soportar las agresiones del terreno y del agua y su presión, si la hay.

Tipos de cimentación

La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características mecánicas del terreno, como su cohesión, su ángulo de rozamiento interno, posición del nivel freático y también de la magnitud de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, que junto con la homogeneidad del terreno aconsejan usar un tipo u otro diferente de cimentación. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar. Cuando por problemas con la capacidad portante o la homogeneidad del mismo no es posible usar cimentación superficial se valoran otros tipos de cimentaciones.

Hay dos tipos fundamentales de cimentación: directas y profundas.

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Cimentaciones superficiales o directas

Ábaco que transmite el esfuerzo a una cimentación superficial de una pila de puente. La cimentación está enterrada y no es visible en la figura.

Esquema que muestra donde se aplican las cimentaciones superficiales (más baratas) y las cimentaciones profundas. Muchas veces en terrenos malos hay que optar siempre por la cimentación profunda, incluso para construcciones de poco peso, como una casa pequeña.

Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En este tipo de cimentación, la carga se reparte en un plano de apoyo horizontal.

En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

• Cimentaciones ciclópeas.

• Zapatas.

• Zapatas aisladas.

• Zapatas corridas.

• Zapatas combinadas.

• Losas de cimentación.

Cimentaciones ciclópeas

En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras, de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas. El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va hormigonando para economizar material. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada. La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento. Precauciones:

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• Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja.

• Que las piedras no queden amontonadas.

• Alternar en capas el hormigón y las piedras.

• Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón.

Zapatas aisladas

Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar. La zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por los cambios térmicos, aunque en las estructuras si que es normal además de aconsejable poner una junta cada 30 maproximadamente, en estos casos la zapata se calcula como si sobre ella solo recayese un único pilar. Una variante de la zapata aislada aparece en edificios con junta de dilatación y en este caso se denomina "zapata bajo pilar en junta de diapasón".

Construcción de una cimentación por zapata asilada

En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en cuenta además del peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las tierras que descansan sobre sus vuelos, estas dos últimas cargas tienen un efecto desfavorable respecto al hundimiento. Por otra parte en el cálculo de vuelco, donde el peso propio de la zapata y las tierras sobre ellas tienen un efecto favorable. El cálculo de la presión de hundimiento, para excentricidades pequeñas ( , donde es la carga vertical sobre el terreno y es el momento flector máximo) pueden usarse las siguientes fórmulas:

Donde A es el área de la zapatada aislada y P su peso. Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las estructuras de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza heterogénea, o con discontinuidades, para que las diferentes partes del edificio tengan cimentaciones estables. Conviene que las instalaciones del edificio estén sobre el plano de los cimientos, sin cortar zapatas ni riostras. Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar empotrado 1 dm en el estrato del terreno.

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La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico, sin alterar el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a causa de las variaciones del nivel freático o por posibles riesgos debidos a las heladas. Es conveniente llegar a una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm en aquellas zonas afectadas por estas variables. En el caso en que el edificio tenga una junta estructural con soporte duplicado (dos pilares), se efectúa una sola zapata para los dos soportes. Conviene utilizar hormigón de consistencia plástica, con áridos de tamaño alrededor de 40 mm. En la ejecución, y antes de echar el hormigón, disponer en el fondo una capa de hormigón pobre de aproximadamente 10 cm de espesor (hormigón de limpieza), antes de colocar las armaduras. las zapatas tienen hormigón.

Zapatas corridas

Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas.

Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida.

Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener sección rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones están en relación con la carga que han de soportar, la resistencia a la compresión del material y la presión admisible sobre el terreno. Por practicidad se adopta una altura mínima para los cimientos de hormigón de 3 dm aproximadamente. Si las alturas son mayores se les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de las presiones.

En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba escalonarse, se utilizarán encofrados. Si los cimientos se realizan en hormigón apisonado, pueden hormigonarse sin necesidad de los mismos.

Si los trabajos de cimentación debieran interrumpirse, se recomienda cortar en escalones la junta vertical para lograr una correcta unión con el tramo siguiente. Asimismo colocar unos hierros de armadura reforzará esta unión.

Las Zapatas Corridas son, según el Código Técnico de la Edificación (CTE), aquellas zapatas que recogen más de tres pilares. Las considera así distintas a las zapatas combinadas, que son aquellas que recogen dos pilares. Esta distinción es objeto de debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente cuatro pilares.

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Zapatas combinadas

Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a un menor momento resultante.

Losas de cimentación

Artículo principal: Losa de cimentación

Una losa de cimentación es una placa flotante apoyada directamente sobre el terreno. Como losa está sometida principalmente a esfuerzos de flexión. El espesor de la losa será proporcional a los momentos flectores actuantes sobre la misma. La relación entre el espesor de la losa, los momentos flectores de la placa, las cargas exteriores y las propiedades elásticas del hormigón de la losa viene dada por la siguiente expresión:

Donde:

 momentos flectores en las direcciones x e y.

 constantes elásticas del hormigón.

 carga superficial efectiva en cada punto en la cara superior de la losa.

 el coeficiente de balasto del terreno bajo la losa.

 el descenso vertical en cada punto de la losa.

Excavando uno de los pozos de cimentación para un puente. El tubo de hormigón (concreto) se va hundiendo a medida que se excava. En este caso se llegó a 24 m de profundidad.

• Pozos de cimentación o caissons: Son en realidad soluciones intermedias entre las superficiales y las profundas, por lo que en ocasiones se catalogan como semiprofundas. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas.

• Arcos de ladrillo sobre machones de hormigón o mampostería .

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• Muros de contención bajo rasante: no es necesario anclar el muro al terreno.

• Micropilotes, son una variante basada en la misma idea del pilotaje, que frecuentemente constituyen una cimentación semiprofunda.

Cimentaciones profundas

Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Deben ubicarse más profundamente, para poder distribuir sobre una gran área, un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

• Pilotes: son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón.

• Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno.

• Pantallas isostáticas: con una línea de anclajes

• Pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.

Cimentaciones de máquinas

A diferencia de las cimentaciones de edificación, que generalmente están sometidas a cargas estáticas o cuasiestáticas, las cimentaciones de maquinaria están sometidas frecuentemente a cargas cíclicas. La existencia de cargas cíclicas obligan a considerar el estado límite de servicio de vibraciones y el estado límite último de fatiga.

Algunos tipos de cimentación usados para maquinaria son:

• Tipo bloque

• Tipo celdas

• De muros

• Porticadas

• Con pilotes

• Sobre apoyos elásticos

• De soporte

1.6 - Acciones a considerar

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El diseño y las características constructivas de los lugares de trabajo deberán ofrecer seguridad frente a los riesgos de resbalones o caídas, choques o golpes contra objetos y derrumbamientos o caídas de materiales sobre los trabajadores.

El diseño y las características constructivas de los lugares de trabajo deberán también facilitar el control de las situaciones de emergencia, en especial en caso de incendio, y posibilitar, cuando sea necesario, la rápida y segura evacuación de los trabajadores.

Los lugares de trabajo deberán cumplir, en particular, los requisitos mínimos de seguridad indicados en el anexo I del RD 486/97.

• Seguridad estructural

• Espacios de trabajo y zonas peligrosas

• Suelos, aberturas y desniveles, y barandillas

• Tabiques, ventanas y vanos

• Vías de circulación

• Puertas y portones

• Rampas, escaleras fijas y de servicio

• Escalas fijas

• Escaleras de mano

• Vías y salidas de evacuación

• Condiciones de protección contra incendios

• Instalación eléctrica

• Instalaciones para personas con movilidad reducida

Seguridad estructural

Los edificios y locales de los lugares de trabajo deberán poseer la estructura y solidez apropiadas a su tipo de utilización. Para las condiciones de uso previstas, todos sus elementos, estructurales o de servicio, incluidas las plataformas de trabajo, escaleras y escalas, deberán:

• Tener la solidez y la resistencia necesarias para soportar las cargas o esfuerzos aque sean sometidos.

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• Disponer de un sistema de armado, sujeción o apoyo que asegure su estabilidad. Se prohíbe sobrecargar los elementos citados.

Las cepas o zanjas son excavaciones dentro de las cuales se construye la cimentación de una construcción. El ancho y la profundidad de esta excavación debe ser de un tamaño adecuado a las dimensiones de los cimientos que se van a construir, de lo contrario, no cabrá el cimiento, si es que esta muy angosta o se desperdiciará trabajo si se hace más ancha o mas profunda.

A) Preparación1. Herramienta necesaria.

Para hacer la excavación se necesita únicamente de pala y pico. Cuándo es necesario acarrear el producto de la excavación se puede hacer en carretilla, botes de lámina o plástico.

2. Conocimiento de la resistencia del terreno.Para construir una cimentación, es necesario eliminar la capa de tierra vegetal superficial que es la menos resistente, cuyo espesor es muy variable.

Retirada la capa de tierra vegetal, se recomienda hacer una pequeña excavación hasta de 50 cm. de profundidad para conocer la dureza del terreno.

Por su dureza los terrenos pueden dividirse en cuatro tipos:

a) Terreno malo. Es el que presenta aspecto húmedo y esponjoso y que lanzando una herramienta pesada (por ejemplo la pala) se clava en el terreno penetrando con facilidad.

b) Terreno regular. Se puede excavar fácilmente con pala, sin necesidad de aflojar la tierra con pico.

c) Terreno Intermedio. Ya no es posible excavar solamente con pala, sino que requiere del empleo del pico, sin embargo éste penetra fácilmente en el terreno.

d) Terreno bueno. Tan solo es posible excavar a base de zapapico, que penetra difícilmente en el terreno.

Es sumamente importante determinar, de acuerdo con el esfuerzo necesario para hacer la excavación, cuál es el tipo de terreno donde se va a construir, ya que de esto depende el ancho de la cimentación que se construirá.

B) Procedimiento de trabajo La excavación se hará representando las líneas marcadas con cal que indican el ancho de la cimentación. No es necesario hacer la cepa mas ancha de lo que ha sido señalada.

Cuando en la excavación, se encuentra basura enterrada o desperdicios de poca resistencia, deberá hacerse la excavación mas profunda, hasta encontrar terreno resistente.

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En el caso de que se encuentren este tipo de bolsas de relleno y con objeto de no hacer la cimentación demasiado profunda y en consecuencia costosa, se recomienda rellenar nuevamente la cepa hasta el nivel que se había previsto para el asentar el cimiento. Este relleno debe hacerse con tierra limpia, en capas no mayores de 20cm. de espesor que deben ser humedecidas y compactadas con pisón de mano.

RELLENO Y APISONADO

En caso de que existan zonas de rellenos de basura o desperdicios, deberán vaciarse y retirar este escombro, y en su lugar rellenar con tierra en capas no mayores de 20 cm. de espesor, bien saturadas de agua y apisonadas con pisón de mano.

La tierra que salga de la excavación se dejara junto a las cepas, ya que volverá a necesitarse para rellenar las mismas, una vez que ha sido construida la cimentación. La tierra sobrante se empleará para rellenar el interior de la construcción con objeto de levantar el piso al nivel deseado sobre el terreno.

Debe tenerse cuidado de que la tierra de la excavación no cubra las estacas empleadas en el trazo de la obra.

El fondo de la excavación debe quedar perfectamente nivelado. Para esto se utilizará el “nivel de manguera”, comprobando el nivel en cada una de las esquinas de la excavación y cada uno de los puntos donde se cruzan dos cimientos.

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1.7 Análisis y dimensionamiento

Las zapatas son cimentaciones superficiales o directas, como toda cimentación ha de garantizar, de forma permanente, la estabilidad de la obra que soporta.

Los tipos de zapatas pueden ser:

Por su forma de trabajar:

- Aisladas.

- Combinadas.

- Continúas bajo pilares.

- Continúas bajo muros.

- Arriostradas.

Por su morfología:

- Macizas,

Que a su vez pueden ser.

- Rectas.

- Escalonadas.

- Piramidales.

- Aligeradas.

Por la relación entre sus dimensiones (lo que condiciona su forma de trabajo).

- Rígidas. En las que el vuelo es menor o igual a dos veces el canto.

- Flexibles. En las que el vuelo es mayor a dos veces el canto.

Por la forma:

- Rectangulares, cuadradas, circulares y poligonales.

El uso de las zapatas aisladas como elemento de sustentación está limitado y se emplean cuando el terreno tiene, ya en su superficie, una resistencia media o alta en relación con las cargas, y es suficientemente homogéneo como para que no sean de temer asientos diferenciales.

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En el proyecto de obras de edificación de cualquier tipo deberá figurar, expresamente, una exposición detallada de las características del terreno, a cuyos efectos el Técnico que lo redacta podrá exigir al propietario un estudio del suelo y subsuelo, formulado por Técnico competente.

Para su dimensionamiento y cálculo se adopta en todos los casos la hipótesis de reparto de presiones lineal, que corresponde al caso de cimiento rígido sobre terreno elástico. En casos excepcionales, en los que la importancia de la obra lo requiera, se adoptarán repartos diferentes para un dimensionamiento más apropiado de estos elementos.

Para el análisis y dimensionamiento riguroso de estos elementos aconsejamos al alumno la lectura y estudio de las obras:

- Cimentaciones de Hormigón Armado, autores; Montoya-Meseguer-Morán.

- Cálculo de Estructuras de Cimentación, autor; J. Calavera.

Abordaremos solo el análisis de zapatas rectangulares por ser las más utilizadas. Se realizará así mediante la condición de no existencia de tracciones en el terreno y con análisis separados en las dos direcciones principales, cuando existan momentos aplicados en ambas.

Tensión admisible del terreno y asientos admisibles.

Para disponer de una idea orientativa tanto de las tensiones admisibles de los distintos tipos de terrenos, como de los asientos generales admisibles y las cargas a considerar en el proyecto de la cimentación se puede consultar el Capítulo VIII. Presiones en terreno de cimentación, de la NBE-AE-88. En la misma (apartado 8.9. Reconocimiento del terreno) se establecen los criterios para la elección de la presión admisible en el terreno. En cualquier caso, y dada la complejidad del problema de los asientos, cuando por las características de la estructura o la naturaleza del terreno sean de temer asientos superiores a los admisibles, el proyectista debe acudir a un especialista en cimentaciones.

Los valores más usualmente manejados oscilan entre 1 y 2 kp/cm

Comprobación al vuelco.

La primera comprobación que debe efectuarse en zapatas sometidas a momentos o fuerzas horizontales es la seguridad al vuelco. El problema se reduce a comprobar que el llamado momento de vuelco afectado por un coeficiente de seguridad (por norma 1.5) es inferior al momento estabilizador, para ello se toma momentos respecto al eje -O-.

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( N + P ) b/2

( M + V h )

Siendo:

N, M, V = Esfuerzos en base de pilar.

P = Peso propio de la zapata.

b = ancho de la zapata.

h = altura o canto de la zapata

y = coeficiente de seguridad de valor 1.5

En esta ecuación no está incluido el peso del suelo que gravita sobre la zapata, cuyo efecto es estabilizador.

Comprobación al deslizamiento.

El el caso de zapatas sometidas a acciones horizontales y que no estén debidamente arriostradas, deberá comprobarse la seguridad al deslizamiento. La fuerza de rozamiento entre la base de la zapata y el terreno o la cohesión de éste se tomará como única fuerza estabilizante, despreciándose generalmente el empuje sobre la superficie lateral de la zapata.

Cálculo de la armadura.- El dimensionamiento de las armaduras necesarias en las zapatas de hormigón armado se efectuará de acuerdo con la norma EH en vigor. En la misma se establece primero una clasificación de las zapatas atendiendo a la relación entre el vuelo y su canto, siendo las mismas:

Tipo I. en las que el vuelo está comprendido entre: 0.5 h < 2 h.

El las que el cálculo de la armadura se realiza a flexión simple, generalmente por el método del momento tope, comprobando la adherencia de las mismas, así como, el esfuerzo cortante. El cálculo del punzonamiento generalmente no es necesario.

Tipo II. en las que el vuelo está comprendido entre: < 0.5 h.

Se calculará la armadura como si se tratara de una mensula corta.

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Tipo III. En las que el vuelo está comprendido entre: <2 h.

Se calculará como losa la armadura necesaria.

Tipo IV. Se trata de zapatas en masa (sin armar), en las que deberá comprobarse que no se sobrepasen los valores de las resistencias virtuales de cálculo del hormigón a tracción por flexión, al esfuerzo cortante y al punzonamiento.

Existe una segunda clasificación, mas extendida, en la que se considera:

- zapatas rígidas, aquellas en las que el vuelo es menor o igual que el canto. - zapatas flexibles, aquellas en las que el vuelo es mayor que el canto.

Animamos al alumno al estudio de otros métodos, como por ejemplo el método de las bielas, o el método Belgo-Luxemburges, también empleados con frecuencia en el cálculo de zapatas.

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2.- PROCESO DE EXCAVACIÓN PARA CIMENTACIONES COMPENSADAS

2.1- Trazo y nivelación

Para este procedimiento se necesitan varios pasos y algunas herramientas, el trazo y la nivelación del terreno es uno de los primeros puntos a cubrir antes de comenzar ha hacer alguna otra actividad de construcción.El trazado es el primer paso necesario para llevar a cabo la construcción.Consiste en marcar sobre el terreno las medidas que se han pensado en el proyecto, y que se encuentran en el plano o dibujo de la casa o cuarto por construir.

Preparación.

Herramienta y material necesario

Es recomendable que el trazado se haga por lo menos entre tres personas, debido a que para una sola resulte demasiado difícil y no queda exacto. Es necesario para llevar a cabo este trabajo lo siguiente: cinta métrica o metro común, carretes de hilo de varios metros de largo, estacas de madera, clavos de dos pulgadas, martillo o maceta para clavar las estacas, cal para marcar en el terreno y nivel de manguera para fijar la altura a la que deberá ir el piso interior de la construcción sobre el terreno. También será necesario hacer una escuadra de madera para albañilería que uno mismo puede hacer de 50cm x 40cm x 30cm.

Procedimiento de trabajo.

Tendido de hilos

Para hacer el trazado de la obra se toma como referencia alguno de los muros de las construcciones vecinas en casos de que las haya. Si no hay construcciones junto, es necesario delimitar de forma precisa el terreno y tomar como referencia para el trabajo una de las líneas de colindancia, clavando dos estacas en sus extremos y tendiendo un hilo entre ellas, que no debe moverse en tanto se hace el trazado.Una vez hecho esto, tómese como base esta colindancia, marcando sobre ellas los puntos en los que se van a encontrar los muros perpendiculares a esta.Cuando estos puntos se han medido en forma precisa a partir del alineamiento y se han marcado con lápiz sobre el hilo de la colindancia o sobre el muro de la construcción

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vecina, se colocan hilos perpendiculares en cada uno de estos puntos, mediante el auxilio de una escuadra de madera. Sobre cada una de estas líneas deben tenderse nuevos hilos sostenidos por estacas.

Traza de perpendiculares

Para el trazo de un eje perpendicular a otro se emplea la escuadra haciendo coincidir los hilos con los bordes de la misma. Cuando esto se logra se amarran los hilos sobre los puentes y se vuelve a rectificar la perpendicular con la escuadra. Esta misma operación se repite para los muros que van a ir perpendiculares a estos nuevos trazos y paralelos al hilo de la colindancia o al muro del vecino que se tomo inicialmente como referencia. De esta forma se van cerrando los trazos hasta formar los cuadrados o rectángulos que van a constituir todos los cuartos de la construcción.

Trazado del ancho de la excavación

Una vez que se han tendido los hilos de los ejes, procédase a marcar el ancho de la zanja que se va a excavar para la cimentación esta zanja tendrá 10cm de mas a cada lado con respecto al ancho de la base de la cimentación. Lo anterior se hace midiendo la mitad del ancho total del cimiento a cada lado del hilo y tendiendo hilos paralelos al mismo indicando al ancho total de la zanja por excavar. Cuando se trata de cimientos colindantes con otros terrenos o construcciones, la zanja se marcara de un solo lado del hilo. Posteriormente márquense estas líneas con cal. Al quitar los hilos, evítese mover las estacas, que servirán posteriormente para el trazo de los ejes de los muros.

Nivelación

Desde el trazado de la obra es conveniente tener en cuenta a que altura va a quedar el piso interior de la construcción con relación al nivel del terreno y de la banqueta. Es necesario que este quede más alto que el nivel del terreno para evitar que se meta el agua de lluvia o que se tengan humedades en los muros. Es por esto que el piso interior debe quedar unos 25 o 30cm, arriba del terreno, y cuando menos 15cm arriba del nivel de banqueta.

Por ello, es necesario fijar desde el principio de la obra este nivel. Esto se hace marcando una raya en referencia sobre el muro de una de las instrucciones vecinas o sobre un piolín clavado en el terreno. Esta raya debe marcarse un metro más arriba del nivel del piso interior que se desea tener.

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Desde esta marca se pasaran todos los niveles a la nueva construcción mediante un “nivel de manguera”.Sobre el piolín o muro de referencia márquense 25 o 30cm arriba del nivel del terreno, luego 1m arriba de esa señal una nueva marca sobre el piolín o muro.Esta última marca servirá en todos los trabajos de la construcción para determinar el nivel de piso terminado de la casa. 

2.2- Características del suelo

Las características de cada suelo dependen de varios factores. Los más importantes son el tipo de roca que los originó, su antigüedad, el relieve, el clima, la vegetación y los animales que viven en él, además de las modificaciones causadas por la actividad humana.

El tamaño de las partículas minerales que forman el suelo determina sus propiedades físicas: textura, estructura, capacidad de drenaje del agua, aireación.Los gránulos son más grandes en los suelos arenosos.

Estos son sueltos y se trabajan con facilidad, pero los surcos se desmoronan y el agua se infiltra rápidamente. Tienen pocas reservas de nutrientes aprovechables por las plantas.Los suelos limosos tienen gránulos de tamaño intermedio, son pesados y con pocos nutrientes. 

Los suelos arcillosos están formados por partículas muy pequeñas. Son pesados, no drenan ni se desecan fácilmente y contienen buenas reserva de nutrientes. Al secarse se endurecen y forman terrones. Son fértiles, pero difíciles de trabajar cuando están muy secos.

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Los suelos francos son mezclas de arena, limo y arcilla. Son fértiles y al secarse forman pequeños terrones que se deshacen. Un suelo con una composición equilibrada de cada mineral es un suelo agrícola fácil de trabajar y con buenas reservas de nutrientes. Mantiene la humedad a pesar de drenar libremente.

Cuando los poros entre las partículas de suelo son muy pequeños, se favorece la retención de agua y el encharcamiento. La presencia de materia orgánica permite que el agua se impregne e infiltre lentamente, logrando así que las raíces la aprovechen mejor. A su vez, la presencia de materia orgánica permite limitar la pérdida de nutrientes y facilita que sean captados por las plantas.

2.3 Problemas en el proceso

Los suelos no tienen una estructura uniforme: están constituidos por capas que se diferencian por el tamaño y composición de las partículas. La capa superficial es más compacta, se seca con rapidez y está poblada por pocos organismos, especialmente lombrices. Por debajo de ella, está el humus, donde se acumulan microorganismos y nutrientes

Las propiedades químicas del suelo dependen de la proporción de los distintos minerales y sustancias orgánicas que lo componen. El contenido de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio debe ser abundante y equilibrado. La materia orgánica siempre contiene carbono, oxígeno e hidrógeno, además de otros elementos. Al despedazar y descomponer las plantas y animales muertos, los microorganismos liberan los nutrientes permitiendo que puedan ser utilizados nuevamente.

2.4 - Métodos de bombeo y drenaje

Excavación de drenajes. Exploración del suelo. Bombeo y drenaje de las excavaciones profundas. Cuando un edificio requiera un tipo de cimentación profunda, ya sea de substitución total o por flotación, las excavaciones son de tal profundidad que generalmente se inundan por atravesar tanto el nivel de aguas freáticas como los niveles de aguas subterráneas.

En estos casos es indispensable, para poder efectuar el trabajo de la excavación así como para poder proceder a la construcción de la cimentación, proyectar y efectuar un sistema de drenaje del terreno con objeto de recolectar el agua en pozos convenientemente situados a fin de bombearla hacia el exterior. Al iniciar la excavación y encontrar los primeros mantos acuosos, se deberá realizar sobre el terreno la excavación de canales o zanjas recolectoras (drenes) que recojan el agua de las zonas colindantes y la lleven a una perforación más profunda o pozo en donde se coloca una bomba para extraer el agua y mandarla al exterior.

Es preferible mandarla a un pozo de absorción fuera de las colindancias de la excavación que se efectúa. Lógicamente, al avanzar la excavación, los canales van desapareciendo y

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es necesario irlos substituyendo por otros de mayor profundidad en los mismos lugares, con objeto de poder seguir drenando la excavación conforme los trabajos se van realizando. Cuanto mayor es ésta, mayor es la cantidad de agua que deberá extraerse, por lo que se recomienda que, al ejecutar un trabajo de este tipo, se tenga en la obra suficiente número de bombas con la capacidad máxima adecuada para mantener el terreno lo más seco posible. Al utilizarse un pozo de absorción para descarga de una bomba se establecerá forzosamente un ciclo de retorno en el agua bombeada, no siendo desde luego igual la cantidad de agua que se inyecta que la que recupera el terreno, dado que ella tarda en atravesar los distintos mantos del terreno. Generalmente para este tipo de trabajos se utilizan bombas portátiles del tipo centrífugo accionadas por un motor de gasolina o diessel, y con diámetros muy variables.

Por lo tanto, en esta forma, aparte de prevenir derrumbes o grietas propias por resecamiento, se afectará menos a las colindancias. Estos pozos de absorción deben ser construidos en la forma indicada, construyéndolos fuera de la ataguía o ademe de la excavación. Consisten simplemente, en una perforación que atraviesa las diferentes capas del subsuelo y que se rellena con grava o algún otro material permeable.

2.6-Protección a colindancias

Dentro de los aspectos más importantes que debe considerar están:  

1. Horarios de trabajo:

El horario de trabajo dentro del proyecto debe ser en la medida de lo posible diurno.

2. Higiene:

a. Ventas de comidas: No se deben instalar temporal o permanente, ventas en las áreas

públicas (aceras, jardineras, rodadura, etc.), adyacentes o circundantes al proyecto.

b. Servicios sanitarios: Dentro del inmueble en el cual se desarrollará el proyecto, se

deben instalar los servicios sanitarios necesarios para el uso de los empleados que

laboran en la obra.

3. Actividades deportivas:

No se deben utilizar las áreas públicas, adyacentes o circundantes al proyecto para

prácticas deportivas.

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4. Conservación de las áreas e infraestructura pública:

a. Si por el proyecto se deteriora la infraestructura vial (aceras, jardineras y áreas de

rodadura), de drenajes (tragantes y tubería), de agua potable (tubería), se restituirá a su

estado original por su propia costa.

b. Polvo y lodo generado durante la excavación y/o demolición:

Los camiones que transporten el material que resulte de la excavación y/o

demolición, saldrán de los inmuebles cubiertos, y su circulación en la ciudad se

hará de la misma manera, de forma que el material no quede depositado en áreas

públicas.

Dentro del proyecto, se limpiarán permanentemente las llantas de los camiones

que transporten material, previo a su circulación en la ciudad.

Si el material producto de la excavación se extiende hasta a la vía pública, se

tendrá una cuadrilla destinada a la limpieza del sector durante toda la ejecución

del proyecto.

Se limpiarán periódicamente los tragantes cercanos al proyecto para evitar su

colapso.

5. Medidas de mitigación a implementar para  la protección a peatones, vecinos,

trabajadores y terceros, de posibles accidentes que se originen producto de  los

trabajos de construcción:

a. Se colocarán andamios, vallas y redes plásticas (sarán), que protejan, contra la posible

caída de objetos o materiales, los cuales serán diseñados, montados y conservados a fin

de prevenir su desplome o su desplazamiento accidental.

b. De requerirse los planos específicos que describan la ubicación de andamios, o redes,

se estarán presentando a la Unidad Supervisora de Campo de la Dirección de Control

Territorial.

c. Los trabajadores utilizarán equipo especial de protección en los horarios de trabajo.

d. La maquinaria empleada para la ejecución del proyecto será operada por personal

capacitado para tal efecto.

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e. Durante la ejecución del proyecto, no se almacenará material peligroso, corrosivo o

inestable, que ponga en peligro la integridad física de los trabajadores, visitantes, vecinos

y transeúntes.

f. No se interrumpirá la circulación vehicular y peatonal en la vía pública, sobre todo en

vías principales, así como en las diferentes calles y avenidas cercanas al proyecto,  sin la

previa autorización por escrito de EMETRA.

2.7- Impermeabilización

Impermeabilizantes son sustancias o compuestos químicos que tienen con objetivo detener el agua, impidiendo su paso, y son muy utilizados en el revestimiento de piezas y objetos que deben ser mantenidos secos. Funcionan eliminando o reduciendo la porosidad del material, llenando filtraciones y aislando la humedad del medio. Pueden tener origen natural o sintético, orgánico o inorgánico. Dentro de los naturales destaca el aceite de ricino y, dentro de los sintéticos, el petróleo.

Los impermeabilizantes químicos como los conocemos hoy en día fueron inventados en Suiza para usarse en el túnel de San Gotardo en 1910 por el inventor y empresario suizo Kaspar Winkler quien fundara lo que hoy en día es Sika AG.

En la construcción civil, son empleados en el aislamiento de cimentaciones, soleras, tejados, lajas, paredes, depósitos, piscinas y cisternas.

Un sellador impermeabilizador puede ser hecho con compuestos alquilsiliconados, como el metil, etil o propilsiliconatos de sodio o potasio. Estos alquilsiliconatos de metales alcalinos se utilizan en forma de solución acuosa. La cantidad de alquilsiliconatos a ser utilizado es por lo general por debajo del 3 partes en peso por cada 100 partes en peso de sellador de impermeabilización. Es posible utilizar un siliconato único o una mezcla de al menos dos o más de los siliconatos mencionados en la impermeabilización de la composición de sellador.

La cantidad preferida de siliconatos que debe utilizarse es 1,4 a 1,9 partes en peso por cada 100 partes en peso de solución de impermeabilización. Los polímeros usados más frecuentemente para este tipo de compuestos son emulsiones / dispersiones de poliuretanos, resinas acrilicas estabilizadas con alcalis, vinilos y sus copolímeros. La emulsión / dispersion de polímero preferida son poliuretanos. En la formulación puede se utilizado una mezcla de dos o más de las emulsiones de polímeros mencionados o puede ser hecho con una única emulsion / dispersion polimerica. La cantidad partes en peso de polímero total (contenido de sólidos presentes en las emulsiones / dispersiones) que se utilizan en la formulación es 0,20 a 10 parts/100 partes en peso de solución de impermeabilización aislante.

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Referencias bibliográficas

http://es.wikipedia.org/wiki/Cimentaci%C3%B3n

http://www.monografias.com/trabajos32/instalacion-salas-informaticas/instalacion-salas-informaticas.shtml

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http://www.construguate.com/index.php/blogbitacora/item/1978-medidas-de-mitigaci%C3%B3n-para-la-protecci%C3%B3n-de-colindancias-y-v%C3%ADa-p%C3%BAblica