Informe de Mecanica de Suelos ( Cimentaciones Profundas)

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA ACADÉMICOPROFESIONAL DE ING.CIVIL INFORME

CIMENTACIONES PROFUNDAS

Autor(es):

-NÚÑEZ CUBA, EDWIN -RODRIGUEZ QUITO, ART ANTONY

Asesor: Yaya Luyo Manuel

Lima-Perú 2016

INDICE

I. INTRODUCCIÓN 1.1 Marco teórico 1.2 Definición de una cimentación 1.3 Cimentaciones Profundas 1.4 Tipos de cimentación profundas

II.

PROCEDIMIENTO 2.1 Problemas habituales A) Deficiente información geológica y geotécnica B) Infravaloración del riesgo geotécnico C)Defectos en la evaluación del terreno D) Falta de capacidad de carga E) Esfuerzos no contemplados F) Desconocer o ignorar las condiciones de contorno G) No contemplar la existencia de suelos blandos en profundidad 2.2 Variaciones en las condiciones del entorno 2.3 Recomendaciones durante los procesos de construcción

I.

INTRODUCCION

Los ingenieros civiles nos encargamos del diseño y construcción de todo tipo de estructuras, las mismas que deben ser construidas en un terreno en específico, cuyo

estudio es fundamental para una de las partes más importantes, sino la de mayor jerarquía, en la edificación, nos estamos refiriendo a la cimentación. En el presente informe haremos una breve descripción sobre las aplicaciones de una cimentación profunda en el terreno y sobre los procesos constructivos que se siguen en base a la norma. El uso de pilotes es una de las características más antiguas del hombre para superar las dificultades de las estructuras en suelos blandos. Antes del siglo XIX, el tipo de cimentación más común en los edificios eran zapatas continuas, y en otros casos se usaban pilotes de madera .El diseño de cimentaciones estaba basado en la experiencia. Cuando surgió el pilote de concreto como una solución que supera largamente al pilote de madera ,capaz de soportar compresiones y tensiones mucho mayores .Además que puede moldearse en cualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y el tipo de suelo sobre el que se hinca . Por consiguiente el acero, por su fácil maniobrabilidad y gran resistencia de hincado a grandes profundidades, empezó a tener auge, siendo los problemas de corrosión solucionados con la introducción de capas de pinturas durables y resistentes. Chávez (1998) define cimentaciones profundas como: “[…] Diferentes secciones de diferentes tamaños que van desde la base de la construcción hasta el estrato resistente donde se transmiten las cargas de la construcción” (p.9). Con el estudio de los pilotes se pretende aportar más información sobre estos sistemas .Como un apoyo adicional

para las futuras generaciones

de ingenieros

constructores y en general al ramo de la construcción ya que es escasa la información. Además con este sistema podemos lograr que el edificio

tenga

constante y tenga daños lo menor posible en la estructura del edificio.

una verticalidad

1.1 Marco teórico El estudio de las cimentaciones profundas es empleado habitualmente para terrenos poco homogéneos o con poca capacidad portante que reparte las cargas al terreno. Según Chávez (1998) las cimentaciones profundas se clasifican: “Según el material con el material están fabricadas, según el procedimiento constructivo, según la forma que transmiten las cargas al subsuelo” (p.11). Entonces las cimentaciones profundas se pueden clasificar en: 1) Pilotes de punta. 2) Pilotes de fricción:

-En suelos cohesivos -En suelos friccionantes

3) Cimentaciones profundas en rocas. 1.2 Definición de una 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. 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). Crespo (2004) Define la carga admisible en una cimentación como:” […] Aquella que puede ser aplicada sin producir desperfectos en la estructura soportada, teniendo, además, un margen de seguridad dado por el llamado coeficiente de seguridad adoptado

1.3 Cimentaciones Profundas:

“(p.290).

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:

Procedimiento para la colocación de un pilote

1.4 Tipos de cimentación profundas

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 pero en este caso se usa cimentaciones profundas cuando no se llega al estrato firme en ese caso se usa las diferentes cimentaciones como : a) Pilote: 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. b) Por sustitución: Esta cimentación se realiza mediante la excavación del terreno, donde el peso del material excavado y extraído será igual o proporcional al peso de la construcción a realizar c) Muros pantalla: Muy usada en edificios de altura, que actúa como un muro de contención y brinda muchas ventajas por ahorro de costes y mayor desarrollo en superficies. Es la tipología de Cimentaciones más difundida en áreas urbanas para edificios con sótano en un predio entre medianeras, en parkings y a modo de barreras de contención de agua subterránea en túneles y carreteras d) Cimentaciones por flotación: Se basan en el Principio de Arquímedes que refiere lo siguiente: “Todo cuerpo sumergido en un líquido estático experimenta un empuje vertical ascendente igual al peso del volumen del líquido desalojado.” Por ello, deberá preverse en este tipo de construcciones que se ejecuten perfectamente impermeables calculando la reacción al empuje ascendente vertical para evitar el hundimiento o el volteo de la estructura.

II.

PROCEDIMIENTO

Se utilizan cuando se tienen circunstancias especiales: • Cuando el terreno firme para cimentar se halla a mucha profundidad. (más de 5 m)

• Cuando la obra vaya a tener cargas muy fuertes o concentradas y el terreno no tenga suficiente resistencia. • Se justifica su utilización luego de evaluar y concluir que el terreno no permite cumplir económicamente con los requisitos mecánicos fundamentales, utilizando cimentaciones superficiales, como en los casos de la existencia de suelos blandos, sueltos, y/o expuestos a socavación, típica de los cauces de los ríos. • Se utiliza únicamente cuando resulta más barato que retirar el terreno de poca capacidad portante y sustituirlo por otro más resistente. • Evita asientos e incremento de tensiones sobre edificios vecinos. 2.1 Problemas habituales Las fisuras y grietas son, por lo general, los primeros síntomas de algún fallo o problema en la cimentación. Son las primeras en aparecer seguidas, tarde o temprano, por otras sintomatologías. Las tensiones transmitidas por las cimentaciones dan lugar a deformaciones del terreno que se traducen en asientos, desplazamientos horizontales y giros de la estructura que, si resultan excesivos, podrán originar una pérdida de la funcionalidad, producir fisuraciones, agrietamientos, u otros daños. Analizamos a continuación las causas de fallos de cimentación. Una primera clasificación sería: Defectos de proyecto Son errores de concepción, de diseño o cálculo del proyecto. Algunas de las posibles causas de problemas derivadas del proyecto son: A) Deficiente información geológica y geotécnica: No tiene sentido economizar en el estudio geotécnico o realizar una campaña de puntos de reconocimientos y ensayos insuficientes. Puede darse también una mala interpretación de los mismos, etc. Siendo más relevante en terrenos con especiales características: arcillas expansivas, suelos colapsables, rellenos antrópicos o suelos blandos naturales. B) Infravaloración del riesgo geotécnico: desprecio de los efectos que produce la falta de homogeneidad de un suelo o las distintas profundidades de aparición de la roca en planta, desprecio de los efectos de la potencial expansividad o de posible subpresión o fenómenos de subsidencias, procesos de disolución, etc. C) Defectos en la evaluación del terreno: asientos calculados no tolerables por la estructura, esfuerzos parásitos en pilotes (olvido del efecto de asiento de terrenos flojos o rellenos recientes), etc.

D) Falta de capacidad de carga: cimentación insuficiente o capacidad de carga del suelo insuficiente. E) Esfuerzos no contemplados: (p.e.: olvido de algunas sobrecargas). Defectuosa estimación del efecto grupo en pilotes flotantes: no consideración de los esfuerzos laterales o del rozamiento negativo, etc. F) Desconocer o ignorar las condiciones de contorno, al no considerar las condiciones del entorno de la estructura proyectada: posibles socavaciones, arrastres, descalces, agotamientos, rebajamientos de nivel freático, etc. G) No contemplar la existencia de suelos blandos en profundidad: las cargas colocadas en superficie producen desplazamientos horizontales del terreno que pueden afectar negativamente a las cimentaciones próximas pilotadas. Por tanto, si en ese tipo de terreno se proyecta un edificio contiguo a una construcción pilotada, debe evitarse una cimentación superficial. 2.2 Variaciones en las condiciones del entorno Se relacionan a continuación algunas posibles variaciones del entorno: - En cimentaciones por pilotes: empujes horizontales y rozamiento negativo. -

Cargas

adyacentes:

alteración

general

producida

por

construcción

en

las

inmediaciones. - Fenómenos de inestabilidad y deslizamiento: por socavaciones, arrastres, erosiones. - Inducción de movimientos complementarios: asientos, desplazamientos y giros. - La afección de las excavaciones a cielo abierto, dependiendo de factores como: distancia de la excavación a la edificación existente, características del terreno, profundidad de excavación, etc. - Inestabilidades y deslizamientos inducidos: excavación y desmonte al pie de laderas, socavación. - Modificaciones del contenido de humedad y el nivel freático: La variación del nivel freático modifica las presiones efectivas sobre cimentaciones profundas. Teniendo diversos orígenes.

a) Desaparición de bombeos de sistemas de riego o abastecimiento. b) Procesos de desecación como ejecución de pozos de bombeo, drenajes, etc. c) Fugas por roturas o pérdidas de conducciones subterráneas, canales, piscinas, colectores. d) La ejecución de túneles, pantallas (soterramientos), pueden producir bien un efecto “dren” o bien efecto de barrera. e) Excavaciones que producen una disminución del nivel freático en obras. 2.3 Recomendaciones durante los procesos de construcción: •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 de espesor mínimo cinco 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. • Una vez vaciado el cimiento o construida la obra contención, debe procederse a construir el drenaje subsuperficial ya rellenarlas excavaciones mediante material firmementecompactado dis poniendo una sobre altura respecto de la superficie del terreno paragarantizar las condiciones de drenaje y evitar empozamientos.

III. CONCLUSIONES



Las cimentaciones profundas se realizan cuando los esfuerzos que llegan a trasmitir la edificación no pueden ser distribuidos completamente a través de una cimentación superficial o cuando se sobrepasa la capacidad portante del suelo



Cuando el terreno tiende a tener numerosas variaciones estacionarias como hinchamientos y retracciones se puede emplear las cimentaciones profundas.



Si se quiere construir sobre el agua se toma muy cuenta este tipo de cimentación.



Si los cimientos están solicitados a tracción; tal como ocurre en edificios altos sometidos a esfuerzos por vientos, o en estructuras que necesitan elementos sometidos a tracción para lograr estabilidad, como estructuras de cables o cualquier estructura anclada al suelo .

IV. BIBLIOGRAFIA

•Tesis profesional: Control del comportamiento de edificios cimentados con pilotes de control Presenta: David Chávez Rodríguez Cap. I: Cimentaciones profundas pp.9

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

•CRESPO ,Villalaz C .Mecanica de suelos y cimentaciones .5ed. Mexico : Limusa , 2004, p.650 ISBN:9681864891