Informe de Cimentaciones

I.

INTRODUCCIÓN:

A lo largo de la historia humana, se ha venido desarrollando y mejorando técnicas y modelos para que una estructura no se vea afectada drásticamente durante los eventos sísmicos, este análisis forma parte de un ingeniero civil ya que estos se encargan del diseño y construcción de todo tipo de estructuras, las mismas que antes de ser construidas, deben tener un buen estudio en la superficie de un terreno específico. En el presente informe haremos una breve descripción sobre tipos de cimentaciones, costos, fallas patológicas y procesos constructivos que se siguen en su construcción. También haremos ver los errores más comunes de las cimentaciones en su proceso constructivo a falta de experiencia y negligencias humanas.

II.    

OBJETIVOS: Conocer los tipos de cimentaciones que existen. Describir los principales problemas en la construcción de las cimentaciones. Identificar las patologías más conocidas en la construcción de cimentaciones. Identificar la cimentación menos costosa y simple de ejecutar.

III.

MARCO TEÓRICO:

1. Cimentación: 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 tomar mucha importancia ya que la estabilidad de las edificaciones y construcciones depende no solo del tipo de terreno, sino también en el análisis y cálculos que se realizan para dichos fines.

2. Tipos de cimentación: La elección del tipo de cimentación depende especialmente de las características mecánicas del terreno y de las cargas existentes. A partir de todos esos datos se calcula la capacidad portante, y depende de ello se elige que tipo de cimentación usar. Siempre que es posible se emplean cimentaciones superficiales, ya que son el tipo de cimentación menos costoso y más simple de ejecutar.

2.1. Cimentaciones Superficiales: 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: 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”. Es el tipo de zapata más simple.

Zapatas corridas. Se trata de cimentar un elemento continuo. Queremos homogenizar los asentamientos de una alienación de pilares y nos sirve de arriostramiento. Para puentear defectos y heterogeneidades del terreno.

Queremos reducir el trabajo del terreno. “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”.

Zapatas combinadas. Una zapata combinada es un “elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares”. 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. Una losa de cimentación es una “placa flotante apoyada directamente sobre el terreno”. 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)”.

2.2. Cimentaciones Semi-Profundas: 

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.



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

2.3. 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.

3. Zapatas de Esquina: Este tipo de zapatas aparece en los edificios, bien en las esquinas en que concurren dos medianerías o también en las que concurre una medianería y una fachada en límite de vía pública. Son, por tanto, de uso muy frecuente en construcción urbana y en cierto tipo de construcciones industriales.

4. Recomendaciones generales para todas las zapatas:  Disponer bajo la zapata 10 cm de hormigón de limpieza.  Salvo grandes zapatas, es conveniente disponer de canto constante.  Preparar bien la junta de hormigonado pilar-zapata.  Canto mínimo en borde de zapata 25 cm.  Profundidad mínima de cimentación: 1 m.  Separación entre armaduras: 10 cm £ S £ 30 cm  Se recomienda emplear f ³ 12 para armadura principal.  Recubrimientos mínimos: 5 cm o 7 cm si se está en contacto directo con el terreno. 5. Patologías comunes en cimentaciones: 5.1. Causas de la patologías en cimentaciones: 

Fallas del suelo: - Fallos generales del suelo. - Fallos locales del suelo.

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Fallas de excavación: - Fallos de taludes. - Fallos inducidos por los edificios colindantes.

 de contención: -

Fallas de las estructuras Fallas en muros. Fallas en pantallas. Control del agua.

 Fallos de cimentaciones: - Asentamientos. - Otros factores.

las

Modos de falla por capacidad portante

de suelos. Asentamiento de cimentaciones superficiales.

5.1.1. Fallas generalizadas del suelo: Se producen a escala urbana e incluso territorial: Laderas Inestables:   

Reptación de suelos. Deslizamientos curvos. Deslizamientos a gran escala.

Problemas ocasionados por laderas inestables.

Subsidencia:   

En el asiento generalizado de una gran masa de terreno por extracción de agua o terreno en las capas interiores. Galerías de minas. Túneles y excavaciones longitudinales.

5.1.2. Fallos debido a la propia cimentación: Son aquellos que se producen por fallas en el diseño o en la construcción del edificio. Pueden ser varias las causas, ente ellas: 

Cimentaciones Insuficientes:

Cuando las dimensiones de la cimentación producen tensiones excesivas en el terreno. Un caso frecuente es el de las edificaciones antiguas, en las que muchas veces los muros de carga se apoyan directamente en el terreno. 

Cimentaciones muy distintas: Se produce cuando se usan sistemas de cimentación muy distintos en el mismo terreno. Es el caso común de edificios en los que el perímetro se apoya sobre una pantalla, mientras que los pilares interiores se apoyan sobre zapatas aisladas.



Degradación estructural: Se produce cuando la cimentación resulta atacada por agentes exteriores. Casos muy notables pueden producirse por la degradación de los morteros en las zapatas de mampostería o la pudrición de pilotes de madera.

La famosa Torre de Pissa, es un claro ejemplo de problemas en cimentaciones debido a agentes externos, como se muestra el bulbo de presiones es bastante poco uniforme debido a distintos tipos de suelos en un mismo terreno.

6. Recomendaciones durante los procesos de construcción: Según las condiciones topográficas y estructurales pueden establecerse las siguientes recomendaciones referentes a los aspectos constructivos del proyecto.

NOTA: Debe entenderse que en la mayoría de los casos cuando se hace referencia a los aspectos constructivos de la cimentación, las recomendaciones también aplican a otro tipo de estructuras, como muros de contención, a menos que el Ingeniero Calculista lo especifique de forma diferente.

Preparación del terreno • Se requiere de supervisión técnica calificada durante la construcción de la cimentación. Es así como al ejecutarse las excavaciones deberá someterse a juicio del Ingeniero Geotecnista

el terreno sobre el cual se va a cimentar, para lo que deberán coordinarse una serie de visitas a la obra durante la etapa de construcción de la cimentación. • Una vez alcanzada la profundidad de desplante y cerciorarse de que la superficie expuesta se encuentre libre de materiales no apropiados para el soporte de la cimentación tales como escombros, material vegetal o suelo muy suelto, entre otros. En las excavaciones superficiales estas deberán protegerse inmediatamente con un mortero (en proporción 1:3) de espesor mínimo cinco (5) centímetros, puesto que el remoldeo y los cambios bruscos de temperatura o inundaciones, producen deterioros graves al suelo de fundación. • Debe prestarse especial atención y supervisión durante la cimentación, previendo el uso de entibado para el derrumbamiento de las paredes de las excavaciones. • Utilizar polietileno de gran calibre (recomendado K-14), cuando se vaya a vaciar las placas de concreto directamente sobre el terreno natural para impermeabilizar la superficie de contacto. • Prever juntas de construcción y de dilatación (1.0 x 1.0 cms) y usar sellos para junta, como por ejemplo, sello de PVC, o uniones machimbradas. • Una vez vaciado el cimiento o construida la obra contención, debe procederse a construir el drenaje subsuperficial y a rellenar las excavaciones mediante material firmemente compactado disponiendo una sobre altura respecto de la superficie del terreno para garantizar las condiciones de drenaje y evitar empozamientos.

IV.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

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La acción sobre el terreno produce generalmente daños a los colindantes, en casos extremos con pérdidas en vidas humanas.

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Los estudios geotécnicos son de vital importancia, además de poder complementarse con estudios químicos de suelos.

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Se recomienda elaborar los diseños apegándose a la norma E.050 del RNE.

V. 

BIBLIOGRAFÍA: Diseño de cimentaciones superficiales. Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado.

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Patología de Cimentaciones Ing. Juan Pérez Valcárcel. Universidad de la Coruña. Junio, 2007.

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Norma E.050 del Reglamento Nacional de Edificaciones. Capítulo II. Artículo 11 Programa de Investigación.