UNIVERSIDAD DE Federico VillarrealFacultad de Ingeniería civil

PLAN DE TESIS

“CONSTRUCCION DE EDIFICIOS APLICANDO ESTRUCTURAS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y/O PROFUNDAS ”

PARA LA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO CIVIL

LUCHO BARRIENTOS, JEAN PIERRE

LIMA-PERUAÑO: NOVIEMBRE 2015

INTRODUCCIÓN.

Por ello resulta preciso dotar a la estructura de elementos de apoyos o “cimentaciones” que

repartan y transmitan al terreno presiones que sean compatibles con su resistencia y su

deformabilidad; esto se logra mediante un procedimiento de diseño de cimentación de tal

manera que se generen asentamientos diferenciales aceptables.

En toda estructura se distinguen dos partes principales la superestructura y subestructura; la

primera hace referencia a la parte por encima del suelo de una construcción y la segunda es

la parte que soporta las cargar transmitidas por la superestructura. En este caso haremos

referencia a la subestructura o cimentación.

La cimentación es la encargada de transmitir las cargas al terreno, el cual es el único

elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizaremos en función del

mismo. Al mismo tiempo este no se encuentra todo a la misma profundidad por lo que eso

será otro motivo que nos influye en la decisión de la elección de la cimentación adecuada.

El diseño estructural de las cimentaciones, por sí mismo, representa la frontera y unión del

diseño estructural y la mecánica de suelos. Como tal, comparte las hipótesis, suposiciones y

modelos de ambas disciplinas, que no siempre coinciden.

FINALIDAD

La finalidad de mi proyecto de investigación se orienta a mejorar una condición establecida de

la construcción de edificios relacionando con las estructuras de cimentaciones superficiales y

profundas.

FORMULACION DEL PROBLEMA

PREGUNTA GENERAL:

¿Qué tipo de cimentación de existen en los diferentes tipos de edificios?

¿Cuál es el comportamiento de los edificios con estructuras de cimentaciones superficiales y

profundas?

PREGUNTA ESPECÍFICA:

¿Qué factores influyen en el diseño de cimentaciones superficiales y profundas?

¿Cómo se trasmite las cargas de los edificios en las estructuras de cimentaciones?

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL.

El objetivo primordial del presente estudio es demostrar que para el diseño de cimentaciones

superficiales y profundas:

El método que permite obtener diseños de cimentaciones más económicas.

Analizando el comportamiento con los diferentes tipos de cargas en los edificios.

Determinar el tipo de cimentación en los diferentes tipos de edificios.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Diseñar las estructuras de cimentaciones con los diferentes tipos de cargas actuantes.

Investigar sobre los métodos utilizados para el diseño de cimentaciones.

Obtener diseños de cimentaciones de obras realizadas y realizar los respectivos

análisis de su costo de ejecución.

Realizar los diseños por el Método de los Estados Límites de todas y cada una de las

cimentaciones identificadas y calcular el costo que tendría su ejecución.

Identificar los parámetros que permitan evaluar económicamente el diseño de las

cimentaciones por los métodos de los Estados Límites y de la Presión Admisible que se

comparan.

Analizar la sensibilidad del costo de una cimentación a la variación de los parámetros

de cohesión, ángulo de fricción y profundidad de la solera de cimentación.

HIPÓTESIS.

La construcción de estructuras de cimentaciones profundas en un suelo de muy poca

resistencia produciría un comportamiento favorable para que no sufra fallas ni deformaciones

fuera de los límites en el determinado edificación.

Con la aplicación del Método de los Estados Límites en el diseño de las cimentaciones,

se conseguirá alcanzar más de un 20% de ahorro con respecto al método de la presión

admisible.

METODOLOGIA DE INVESTIGACION.

El trabajo consistió en la realización de una comparación en diseños de cimentaciones desde

el punto de vista económico, con la finalidad de decidir, en qué medida el método de los

Estados Límites, resulta ser más económico que el de la Presión Admisible.

Para llevar a cabo esta comparación, se investigó a diferentes profesionales calculistas de la

ciudad de Cuenca, solicitándoles diseños de cimentaciones de edificaciones ya ejecutadas en

la ciudad, conjuntamente con los estudios geotécnicos que sirvieron para su cálculo.

Este trabajo se refiere únicamente a las cimentaciones superficiales aisladas y de hormigón

armado, que estén en contacto directo con el suelo, a través de una superficie plan horizontal

y situadas en cualquier tipo de suelo, ya sean cohesivos o friccionantes.

Se evaluaron las cimentaciones, comparando las dimensiones de las mismas obtenidas por el

Método de los Estados Límites, y sus correspondientes precios, con las utilizadas realmente

en las obras escogidas o calculadas hipotéticamente sobre la base de parámetros y

solicitaciones supuestos.

Diseñados los cimientos por estas dos vías, se calcularon los precios de los materiales y

mano de obra para cada tipo de cimiento, se compararon los resultados obtenidos por los dos

métodos y se realizaron las evaluaciones correspondientes.

CAPITULO I

CIMENTACIONES-GENERALIDADES

Las cimentaciones tienen como misión transmitir al terreno las cargas que soporta la

estructura del edificio. De modo general se puede decir que existen dos tipos de cimentación

según que principalmente vayan a soportar esfuerzos de compresión pura o que soporten,

además, tensiones de tracción. Esta consideración afecta al material que va a constituir la

cimentación.

1. TIPOS DE CIMENTACIONES:

Bajo la influencia de factores económicos, como los costos de mano de obra y los notables

incrementos en los materiales de construcción, así como también la calidad de los suelos y

la importancia de la edificación, han surgido varios tipos de cimentaciones y diferentes

procedimientos de construcción, los mismos que se han ido generalizando con el paso

de los tiempos. Sin embargo, no ha sido solo el factor económico lo que ha motivado la

innovación de diferentes metodologías que en la actualidad se conocen. Muchas de ellas

están seleccionadas con el tipo de estructura, las características del suelo de fundación, o del

terreno que la rodea. Además, el progreso en el estado del arte ha permitido que aparezcan

métodos que se apartan de los comúnmente aceptados, los cuales deberán adoptarse

cuidadosamente, porque los equipos que no son los que generalmente se emplean pueden

resultar costosos y los procedimientos a los que no están acostumbrados los

trabajadores y sus supervisores, pueden resultar difíciles de llevar a la práctica.

Todas las estructuras de Ingeniería Civil, edificios, puentes, carreteras, muros, canales,

presas, etc., deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una

estructura se comporte en forma satisfactoria debe poseer una cimentación adecuada.

Las cimentaciones pueden clasificarse en tres grupos:

cimentaciones superficiales

cimentaciones profundas

cimentaciones especiales.

1.1. CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Cuando el terreno firme está próximo a la superficie, una forma viable de transmitir al terreno

de las cargas concentradas ya sea de muros o columnas de un edificio, es mediante zapatas,

un sistema de este tipo se conoce como cimentación superficial.

Las cimentaciones superficiales se las conoce también como cimentaciones directas, por

cuanto en ellas los elementos verticales de la superestructura se prolonga hasta el terreno de

cimentación, descansando directamente sobre él, mediante el ensanchamiento de su sección

transversal con la finalidad de reducir el esfuerzo unitario que se transmite al suelo.

1.1.1. Zapatas aisladas

Las zapatas aisladas son bloques de hormigón armado de planta cuadrada o rectangular.

Normalmente soportan un único pilar salvo en casos excepcionales, por ejemplo cuando por

motivos de la longitud de la sección del edificio se requiere duplicar la estructura en algún

punto para establecer juntas de dilatación. Se utilizan cuando el terreno es firme, con

presiones medias altas y se esperan asientos diferenciales reducidos.

Cuando las zapatas sufran una elevada excentricidad en una o las dos direcciones principales

(soportes medianeros y de esquina) es necesaria la disposición de vigas centradoras o de

atado entre las zapatas con objeto de disminuir los momentos aplicados. En todo caso, resulta

conveniente la disposición de estos elementos en el perímetro de la cimentación al objeto de

disminuir la incidencia de los asientos diferenciales.

1.1.2. Zapatas combinadas o corridas

Este tipo de cimentación se emplea cuando las zapatas aisladas se encuentran muy próximas

o incluso se solapan. Las causas que originan esta situación son varias: la proximidad de los

pilares, la existencia de fuertes cargas concentradas que pueden dar lugar a elevados

asientos diferenciales, la escasa capacidad resistente del terreno o la presencia de

discontinuidades en este. Si el número de pilares que soporta es menor de tres se denominan

combinadas y corridas en caso contrario. También se utilizan para apoyar muros con

capacidad portante (muros de carga o muros de contención de tierras) ya tengan o no

soportes embutidos en cuyo caso la anchura de la zapata puede ser variable.

1.1.3. Emparrillados

En el emparrillado, la estructura se asienta en una única cimentación constituida por un

conjunto de zapatas corridas dispuestas en forma de retícula ortogonal. Este tipo de

cimentación se emplea cuando la capacidad portante del terreno es escasa o cuando

presenta una elevada heterogeneidad, lo que hace prever que puedan producirse asientos

diferenciales importantes que constituyan un riesgo elevado para la integridad del edificio.

1.1.4. Losas

La cimentación por losa se emplea como un caso extremo de los anteriores cuando la

superficie ocupada por las zapatas o por el emparrillado represente un porcentaje elevado de

la superficie total. La losa puede ser maciza, aligerada o disponer de refuerzos especiales

para mejorar la resistencia a punzonamiento bajo los soportes individualmente (denominados

pedestales si están sobre la losa y refuerzos si están bajo ella) o por líneas (nervaduras).

1.2. Cimentaciones profundas

Las cimentaciones profundas se emplean cuando los estratos superiores del terreno no son

aptos para soportar una cimentación con zapatas.

En general, se considera una cimentación como profunda cuando su extremo inferior sobre el

terreno se encuentra a una profundidad superior a ocho veces su anchura o diámetro. Por su

mayor complejidad tanto en su modo de trabajar como en la ejecución o en los materiales

empleados no existe una clasificación clara por lo que pasamos a exponer estos aspectos

aclarando que cada pilote se obtiene combinando todas ellos.

Configuracion:

Se consideran cuatro configuraciones principales:

pilotes aislados,

grupos de pilotes,

zonas pilotadas

micropilotes.

Los pilotes aislados son aquellos que están lo suficientemente alejados de los demás pilotes

como para que no exista interacción geotécnica entre ellos.

Los grupos de pilotes se encuentran unidos por elementos lo suficientemente rígidos como

para que los pilotes trabajen conjuntamente. Las zonas pilotadas son aquellas en las que los

pilotes no sirven de apoyo directo a los soportes sino que están colocados para reducir los

asientos o asegurar la estructura. En estos casos los pilotes son de escasa capacidad

portante individual y estar situados a distancias regulares.

Los micropilotes son aquellos compuestos por una armadura metálica formada por tubos,

barras o perfiles colocados en un taladro de pequeño diámetro inyectado con lechada de

mortero a presión más o menos elevada. Este tipo de elementos se emplea

fundamentalmente en operaciones de recalce de cimentaciones que han sufrido asientos

diferenciales de suficiente importancia como para haber producido deterioros en la integridad

del edificio.

Forma de trabajo

Los pilotes tienen tres partes: punta, fuste y encepado o apoyo. Su modo de trabajo depende

de la naturaleza del terreno y de la profundidad a la que se encuentre un estrato resistente.

Cuando no resulta técnica o económicamente viable alcanzar un estrato con resistencia

adecuada se diseñan los pilotes para su trabajo por fuste, en cuyo caso se denominan

flotantes, y transmiten la carga al terreno por rozamiento. Si existe la posibilidad de llegar a

una zona de mayor resistencia se considera que el pilote trabaja por punta, con contribución o

no del fuste.

Materiales

La construcción de pilotes admite distintos materiales:

• Hormigón armado ejecutado “in situ” mediante excavación previa, aunque también podrán

realizarse mediante desplazamiento del terreno o con técnicas mixtas (excavación y

desplazamiento parcial)

• Hormigón prefabricado que podrá ser hormigón armado (hormigones de alta resistencia) u

hormigón pretensado o postensado. Hay que tener en cuenta que, si los pilotes son de

gran longitud, los armados deben estar previstos para soportar las tensiones derivadas del

transporte.

• Acero configurado en secciones huecas de forma tubular o con perfiles en doble U; también

perfiles laminados en H.

• Madera que se podrá utilizar para pilotar zonas blandas amplias, como apoyo de estructuras

con losa o terraplenes.

• Mixtos, formados de acero tubular rodeados y/o rellenos de mortero.

1.3. CIMENTACIONES ESPECIALES

En ciertos casos, la naturaleza del terreno, o el destino del edificio pueden imponer un tipo

de cimentación que no se incluye en las clasificaciones anteriores. En un terreno muy

húmedo o inundable, la protección de los sótanos o de los propios muros obliga a la

construcción de cajones o cubas estancas. Estas deberán ser del tipo de losa general y su

ejecución obliga en muchas ocasiones al uso de diferentes métodos constructivos,

debiendo tener en ellos precauciones especiales.

Cuando los edificios están sometidos a importantes y continuas vibraciones, pueden

producirse daños importantes al cabo de cierto tiempo. Por esta razón será necesario

construir cimentaciones capaces de absorber estas vibraciones que son producidas por

máquinas instaladas en el exterior o bien por otras causas ajenas a la estructura.

A diferencia de las cimentaciones de edificación, que generalmente están sometidas a cargas

estáticas o casi estáticas, las cimentaciones de maquinaria están sometidas frecuentemente a

cargas cíclicas. La existencia de cargas cíclicas obliga a considerar el estado límite de servicio

de vibraciones y el estado límite último de fatiga.

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS

El suelo desde la selección de la implantación de la estructura juega un papel determinante,

bien como elemento estructural- soporte de lo que se le coloca encima, como material

aprovechable para terraplenes o rellenos e incluso como material de construcción en

diques, presas u otras obras de tierras comunes en nuestras obras estructurales. Luego, es

menester analizar el suelo, según el uso o empleo que del mismo hagamos en nuestra

obra.

Un ingeniero que se dedica a las obras de cimentación, necesita un conocimiento completo de

los suelos considerados como materiales estructurales. Tendrá que poseer una sensibilidad

aguda para detectar el peligro donde exista; hará falta mucho ingenio para captar y valorar lo

que ve, y poder predecir cuál será el comportamiento probable de los suelos en sus diferentes

variedades de disposiciones y propiedades.

Las pruebas que se realizan en el laboratorio son de gran utilidad, pero también lo son la

observación en el campo, el conocimiento de cómo funcionan las estructuras sobre

materiales comparables o similares y un empleo adecuado de la experiencia e imaginación.

Las cargas que transmite la cimentación a las capas del terreno causan tensiones y por tanto,

deformaciones en la capa del suelo que lo está soportando. Como en todos los

materiales, la deformación va a estar en dependencia de las tensiones y de las propiedades

del suelo. Estas deformaciones tienen lugar siempre y produce asientos de las superficies de

contacto entre la cimentación y el suelo.

PROPIEDADES DEL SUELO

Los geólogos definen los suelos como rocas alteradas, mientras que para los ingenieros es

cualquier material no consolidado compuesto de distintas partículas sólidas con gases y

líquidos incluidos, prefieren definirlos como el material en que se apoyaran las estructuras.

Las propiedades más importantes son:

Porosidad. Es el volumen de poros expresado en porcentaje (%) del volumen total, es decir la

relación de dividir el volumen sólido entre el volumen de sólido más aire más agua que

contiene el material.

Contenido de humedad.- Es la relación porcentual (%) del peso del agua al peso sólido.

Las arenas suelen tener entre un 12% y un 36% de humedad, las arcillas pueden variar entre

un 12% y un 325%.

Densidad.- Es la relación del peso por unidad de volumen. La máxima densidad de un suelo

se obtiene si los huecos entre partículas de un diámetro determinado se rellenan con

partículas de diámetro menor.

Capilaridad.- Indica la capacidad de un suelo para absorber agua en dirección vertical o

lateralmente. Es una característica beneficiosa de los materiales usados en las capas bases

porque permiten el paso del agua.

Compresibilidad. Indica el porcentaje de reducción en el volumen del suelo, debido a perdida

de parte del agua entre sus granos, cuando está sometido a una presión.

Los materiales arcillosos tienen mayor compresibilidad que los granulares, por lo que al ser

compactadas quedan con menor capilaridad, son por tanto menos adecuadas para construir

bases.

Elasticidad.- Es la tendencia del suelo a recuperar su forma original al quitar la carga que

lo comprime. Un suelo muy elástico es muy difícil de compactar y requiere técnicas

especiales.

Permeabilidad.- Característica del suelo que indica la facilidad del suelo para permitir el paso

de agua a su través. Depende de su textura, granulometría y grado de compactación, cuanto

más gruesas sean las partículas, mayor será su permeabilidad.

La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su

estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una

cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es

despreciable.

Plasticidad.-Es la propiedad de deformarse rápidamente el suelo bajo la acción de una

carga, sin llegar a romperse o disgregarse, y sin que se recupere la deformación al cesar la

acción de la carga.

Asentamiento.- Indica la disminución de la cota o altura del nivel del suelo debido a la

consolidación del material de relleno. Generalmente suele ser consecuencia de una mala

compactación.

Resistencia al cizallamiento.- Es la resistencia que oponen las partículas a deslizarse entre

sí. Es consecuencia de la fricción interna y la cohesión del material. Cuanta más resistencia al

cizallamiento más difícil será la compactación.

Esponjamiento.- Capacidad del material para aumentar o disminuir su volumen por la pérdida

o acumulación de humedad.

Consistencia.- Es el grado de resistencia de un suelo a fluir o deformarse. Con poca

humedad los suelos se disgregan fácilmente, con más humedad el suelo se torna más

plástico. Las pruebas de Atterburg determinan los límites de consistencia del suelo que son:

Liquido, plástico y sólido, se expresan generalmente por el contenido de agua.

Limite líquido.- Nos indica el contenido de humedad en que el suelo pasa del estado plástico

al líquido e indica también si el suelo contiene humedad suficiente para superar la fricción y

cohesión interna.

Limite plástico.- Cuando el suelo pasa de semi-sólido a plástico porque contiene

humedad suficiente se dice que ha traspasado su límite plástico. La resistencia del suelo

disminuye rápidamente al aumentar el contenido de humedad más allá del límite plástico.

Índice de plasticidad.- Refleja la diferencia numérica entre el índice plástico del suelo y el

límite líquido. Permite medir la capacidad de compresión y la cohesión del suelo.

Límite sólido.- Constituye el límite en el cual el suelo pierde su plasticidad por secado y

aumenta su fragilidad hasta que las partículas quedan en contacto.

Cohesión.- Es la atracción entre partículas, originada por lasa fuerzas moleculares y las

películas de agua. Por lo tanto, la cohesión de un suelo variará si cambia su contenido de

humedad. La cohesión se mide en kg/cm². Los suelos arcillosos tienen cohesión alta de 0,25

kg/cm² a 1.5 kg/cm² o más. Los suelos limosos tienen muy poca y en las arenas la cohesión

es prácticamente nula.

Los suelos no plásticos de grano fino pueden exhibir una cohesión aparente cuando están en

condiciones de saturación parcial. El valor de cohesión que se utiliza al diseñar depende

directamente de las condiciones de drenaje bajo la carga impuesta, así como del método de

prueba que se emplee para calcularlo, por lo que todo se debe evaluar cuidadosamente.

Todo suelo debe ser identificado clasificado por laboratorista antes de ser sometido a un

ensayo.

Para simplicidad, los suelos se pueden dividir en dos clases:

a) Granulares: Son los suelos que no poseen ninguna cohesión, y consisten en rocas,

gravas, arenas y limos.

b) Cohesivos: Son suelos que poseen características de cohesión y plasticidad.

Dichos suelos pueden ser granulares con parte de arcilla o limo orgánico, que les importen

cohesión y plasticidad, o pueden ser arcillas o limos orgánicos sin componentes granulares.

MÉTODOS DE EXPLORACIÓN

Ensayo de Penetración Estándar

Es el método de exploración y muestreo usado comúnmente en el Perú y la mayoría de países de América, por lo que se hace necesario dar a conocer algunos aspectos de importancia en lo relativo a este método.

Peso del martillo: 140 lbs. Altura de caída: 30 plgs. Herramienta de avance: cuchara partida. Motor de 5 a 5.5 HP.

Comentarios del SPT

Recuperación: % del material recogido por la cuchara partida, si recupera poco a poco, se sospecha que el suelo sea granular.

Valor de “N”: resistencia que opone el subsuelo a ser penetrado un pie (30 cm) usando el equipo de Penetración Estándar.

Rechazo: según criterio del ingeniero geotécnico, normalmente se define cuando un suelo posee valores de N>50 golpes/pie.

Pozos a Cielo Abierto (Calicatas)

Alternativamente al ensayo de penetración estándar, para la obtención de muestras alteradas o inalteradas, se podrá emplear la excavación de pozos a cielo abierto

Perforación Rotativa

Cuando se requiera que las cargas generadas por las edificaciones proyectadas se transmitan directamente en la roca, la mínima profundidad del sondeo dentro de la roca intacta deberá ser de 3.00 m. Si la roca existente está fracturada y/o intemperizada, la profundidad delsondeo deberá incrementarse a criterio del ingeniero geotécnico.

Exploración Geofísica

Hoy en día se dispone de varios tipos de equipos para realizar una exploración geofísica. Estos equipos permiten cubrir rápidamente grandes áreas y son menos caros que los métodos convencionales de perforación rotativa. Sin embargo, en muchos casos la interpretación definitiva es difícil, por esa razón esta técnica debe ser utilizada solamente para trabajos preliminares.Es común que para la exploración geofísica se realicen alguno de los tres (3) métodos, dependiendo de las necesidades del proyecto:1) Refracción sísmica2) Cross-Hole3) Resistividad eléctrica

CAPITULOS III

SISTEMA CONSTRUCTIVOS

3.1. Cimentaciones superficiales

Este tipo de cimentaciones admite dos métodos de ejecución en función, principalmente, de la

naturaleza del terreno situado sobre la cota de asiento de las zapatas aunque caben otras

consideraciones.

En primer lugar, en suelos coherentes con poco riesgo de desmoronamiento de

desmoronamientos se procede a la excavación directa del hueco de la zapata, se coloca una

capa de hormigón de limpieza, se sitúan las armaduras y se hormigona directamente

actuando la excavación como cajón de encofrado.

Cuando, por el contrario, el terreno presenta poca cohesión se hace preciso realizar

excavaciones más amplias y emplear un encofrado convencional.

Cuando, por el contrario, el terreno presenta poca cohesión se hace preciso realizar

excavaciones más amplias y emplear un encofrado convencional.

Teniendo en cuenta que estas excavaciones ampliadas pueden dificultar el movimiento de la

maquinaria, en ocasiones resulta preferible descalzar el terreno hasta la cota de apoyo de los

cimientos, realizar las zapatas encofrando con cajones y, una vez terminada la cimentación,

rellenar.

3.2. Cimentaciones profundas

En la colocación de pilotes existen tres técnicas diferentes, el hincado, la colocación y la

ejecución “in situ”.

El hincado consiste en la introducción en el terreno de los pilotes ya formados mediante

vibración o percusión con martinetes provistos de mazas. Estos métodos se emplean con

pilotes de hormigón prefabricado, de madera o perfiles metálicos provistos, en cualquiera de

los casos, de protecciones metálicas adecuadas en la punta (azuches). La maquinaria debe

estar dotada de dispositivos de control que impidan el descentrado de las mazas. Teniendo en

cuenta que esta operación produce desplazamientos laterales en el terreno, el proyecto de

hincado debe contemplar una ejecución desde el interior de la obra hacia el exterior.

La colocación se restringe a pilotes metálicos que se introducen en pozos excavados

previamente y que, posteriormente, se rellenan con mortero o con hormigón.

La ejecución “in situ” consiste en realizar una excavación en pozo con o sin entibado hasta

cota de asiento donde se introducen el hormigón y las armaduras. Los pozos se entiban con

camisas que se retiran a medida que avanza el hormigonado salvo que existan condiciones

susceptibles de cortar o deteriorar el hormigón (corrientes subterráneas, suelos deformables)

en cuyo caso debe considerarse el perderlas. Cabe también la entiba sustitutiva o

complementaria mediante relleno de lodos bentoníticos.

Las ejecuciones sin entibación son admisibles en suelos estables y siempre que no exista

riesgo de alteración de las paredes o el fondo del pozo. También cuando se emplea la

perforación con barrena continua en la que la entibación la constituye el propio elemento

perforante; el hormigonado se produce a través del eje de la barrena a medida que se retira y

las armaduras se hincan a posteriori en el hormigón fresco.

Se considera recomendable en pilotes aislados, cuando tengan una inclinación mayor de 6º o

cuando existan capas de terreno inestable con un espesor mayor que 3 veces el diámetro del

pilote. Tampoco en zonas consideradas de riesgo sísmico.

CAPITULOS IV

DISEÑO DE CIMENTACIONES

La elección de los criterios normativos del diseño de cimentaciones -tipo de cimientos, su

profundidad y carga permisible o carga de apoyo- suele ser un proceso repetitivo.

Para que brinden un apoyo adecuado, todas las cimentaciones deben cumplir dos requisitos

simultáneos:

a) Capacidad de carga por apoyo adecuada cimentación.

b) Asentamientos estructurales tolerables.

Aunque relacionados, estos dos requisitos no se satisfacen automáticamente al mismo

tiempo. Una cimentación con insuficiente capacidad de apoyo también se asienta

excesivamente; pero lo mismo puede sucederle a una cimentación con capacidad adecuada.

Por tanto, los dos factores, capacidad de carga, o apoyo, y asentamiento, deben ser revisados

para basar el diseño de los cimientos en la condición que resulte crítica.

Pasos del Diseño de Cimentaciones

En la práctica, el procedimiento general que se sigue para el diseño de cimientos consiste:

1. Determinar la capacidad de carga inherente al tipo o tipos de cimentación posibles, dadas

las condiciones del subsuelo y los requisitos estructurales del proyecto.

2. Reducir las capacidades últimas de carga calculadas multiplicándolas por un factor de

seguridad de 2 a 3. El factor de seguridad más alto se utiliza donde se tiene menor certeza

acerca de las condiciones del subsuelo.

3. Calcular los asentamientos que pueden ocurrirle a una cimentación con capacidad de

carga permisible reducida y con las cargas estructurales previstas.

4. Si los asentamientos son estructuralmente aceptables, calcular los costos de los tipos de

cimentación satisfactorios, sobre una base que permita comparaciones, como el precio por

tonelada de carga en columnas o el costo por metro cuadrado en área construida.

Dichos costos deben incluir todos los elementos estructurales del sistema de cimentación,

como el casquete (remate) de los pilotes y cualquier trabajo de mejora del suelo que se

considere necesario; no se deben olvidar siquiera los costos excepcionales, como la

eliminación de aguas. También es necesario ponderar el tiempo que se requiere para la

construcción. Si todos los demás factores son iguales, optar siempre por el sistema de menor

costo.

5. Si los asentamientos son inaceptables en todos los tipos de cimentación considerados,

explorar otras alternativas, como mejora del suelo, reubicación del edificio, disminución de las

presiones o cargas de apoyo, diferentes profundidades de apoyo y revisión de la

superestructura. Repetir los casos 3 y 4 hasta que se encuentre una cimentación segura y lo

más económica posible.

CONCLUSIONES

Para poder determinar el tipo de cimentación a utilizar, es necesario conocer las propiedades

y características de cada uno de los suelos encontrados. Así como su granulometría,

plasticidad, ángulo de fricción interna del suelo, cohesión, peso específico y otros.

Se establecieron de una manera específica los tipos de cimentaciones más comunes, como

superficiales, profundas y semiprofundas. Para las cuales se hace necesaria conocer la

capacidad de carga del suelo donde se necesita apoyar la cimentación, que se puede

determinar mediante los métodos propuestos.

Se hizo una recopilación de los estudios de laboratorio realizados, representados mediante

tablas estratigráficas y una zonificación de la ciudad. En ellas se determinan el tipo de material

predominante en cada una de las zonas y la resistencia a la penetración “N”, establecidos

mediante ensayos de penetración estándar.

En la zonificación establecida por nuestra investigación, se realizaron estudios de laboratorio

de penetración estándar en cada zona para verificar las características y propiedades del

material existente, así como su capacidad de carga, de acuerdo a las tablas estratigráficas y

al Plan de desarrollo urbano de la ciudad.

Se encontró que el material más desfavorable en una zona, por lo que se hace necesario la

cimentación profunda mediante pilotes colados en el lugar, siendo éste el método más

efectivo y económico ejecutado actualmente en nuestro país.

Para la realización del diseño tipo de pilote, se consideró el método de pilotes por punta,

establecido por los resultados de laboratorio de las pruebas ejecutadas. Al mismo tiempo, se

verificaron los datos proporcionados por el laboratorio, como: capacidad de carga y diámetro

del pilote.

Se establecieron los distintos procesos constructivos de cimentación profunda mediante los

diferentes métodos utilizados en nuestro país y en el extranjero.