¿Qué es una cimentación? Es la parte estructural de una edificación encargada de transmitir las cargas de la estructura al terreno. Para elegir un tipo de cimentación necesitamos: 1. El estudio de todas las cargas (análisis estructural) 2. Conocer las capacidades de carga del suelo 3. Proponer los diferentes tipos de cimentaciones con los que se puede trabajar 4. Seleccionar la mejor decisión tomando en cuenta adaptabilidad, rapidez de construcción y economía Cimentaciones superficiales o directas Una cimentación superficial es un elemento estructural cuya sección transversal es de dimensiones grandes con respecto a la altura y cuya función es trasladar las cargas de una edificación a profundidades relativamente cortas, menores de 4 m aproximadamente con respecto al nivel de la superficie natural 1. 2. 3. 4. Mampostería de piedra Concreto ciclópeo Zapatas (aisladas, corridas, combinadas) Losa de cimentación Mampostería de piedra es el elemento constructivo y /o decorativo, construido a base de piedra, simplemente acomodada con el cuatrapeo necesario o bien colocadas con algún aglutinante, pudiendo tener mamposterías secas comunes o cementadas para mayor resistencia), se utilizan cuando las cargas no son muy fuertes y la construcción es permanente, pero si el peso es excesivo y la fatiga es baja su utilización no es conveniente; se utiliza la piedra braza Concreto ciclópeo 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: 9 Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja. 9 Que las piedras no queden amontonadas. 9 Alternar en capas el hormigón y las piedras. 9 Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón. Zapatas Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo. 1. Zapatas aisladas Las zapatas aisladas son cimientos someros de forma cuadrada o rectangular, construidos usualmente de concreto reforzado. Por lo general se utilizan en suelos poco compresibles de mediana y alta capacidad de carga, o para estructuras capaces de soportar asentamientos diferenciales sin daños. Las zapatas son elementos desplantados a una profundidad relativamente pequeña y se empelan como elementos de cimentación bajo columnas 2. Zapatas continuas Son cimentaciones someras recomendadas para suelos de compresibilidad baja o media, recibiendo las cargas de la estructura generalmente a través de muros También se puede elegir este tipo de cimentación cuando el espacio libre entre las zapatas aisladas es tan pequeño que resulta más económico construirlas en forma continua, cuando se ejercen momentos considerables a nivel de la cimentación o bien cuando se quiere disminuir los hundimientos diferenciales entre columnas. Se utilizan cuando: • Queremos homogeneizar los asientos de una alineación de pilares y nos sirve de arriostra miento. • Se trata de cimentar un elemento continuo, como por ejemplo un muro • Queremos reducir el trabajo del terreno • Para puentear defectos y heterogeneidades del terreno • Por la proximidad de zapatas aisladas, resulta más sencillo realizar una zapata corrida. 3. 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. Losa de cimentación Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas. Es una placa que cubre la totalidad de la planta de la superestructura, por lo menos, y que transmite el peso total de ellas al subsuelo de apoyo. Comúnmente las losas son de concreto reforzado y se rigidizan con contratrabes para reducir asentamientos diferenciales y para transferir la reacción sobre la losa Si no hay una distribución uniforme de las cargas de las columnas o bien el suelo es tal que pueden producirse grandes asentamientos diferenciales, las losas deben reforzarse para evitar deformaciones excesivas. La forma de refuerzo es simplemente utilizando muros divisorios como nervaduras de vigas T conectadas a la cimentación, o bien usando marcos rígidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es entonces cuando se forman los llamados cajones de cimentación. Se utilizan cuando: Cuando las cargas del edificio son tan pesadas la presión admisible en el suelo es muy pequeña que las zapatas individuales van a cubrir más de la mitad del área Terrenos poco homogéneos Se requieren pilotes exageradamente largos Superficie demasiado pequeña en comparación al volumen del edificio Losas de canto constante Este tipo de losa se caracteriza por su empleo en la mayoría de los casos, principalmente por su facilidad de ejecución. Losas con refuerzos Recrecidos de hormigón en las bases de los pilares para evitar el punzonamiento del terreno. Se pueden disponer tanto por encima como por debajo de la losa. Losas nervadas Parrillas de vigas unidas entre ellas por una placa superior de hormigón. Losas aligeradas Como su propio nombre indica, son elementos que tratan de reducir el uso de hormigón en zonas poco solicitadas, permitiendo de esta forma resistir grandes esfuerzos de flexión. A su vez, los huecos se pueden crear con encofrados recuperables o perdidos. Vigas de cimentación Se usan en suelos pocos resistentes e integran la cimentación de varias columnas en forma lineal. Si se hacen las vigas de cimentación en dos direcciones se forma lo que llamamos una red de cimentación sirven para distribuir las cargas verticales y ayudar a la estructura a trabajar correctamente en casos de asentamientos. Cimentaciones profundas. Cuando las capas del subsuelo cercanas a la superficie son muy compresibles, formadas por arcilla muy blanda, suelos orgánicos y turba o limo y arena en estado suelto, se utilizan cimientos profundos constituidos por elementos alargados que transmiten parte o todo el peso del edifico a estratos profundos resistentes o menos compresibles que los superiores. Una cimentación profunda es una estructura cuya sección transversal es pequeña con respecto a la altura y cuya función es trasladar las cargas de una edificación a profundidades comprendidas aproximadamente entre 4 m y 40 m. Cuando el terreno firme para cimentar se halla a mucha profundidad. (más de 5 m) costo elevado y los problemas de construcción, además de un mal comportamiento de los cimientos superficiales 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. Se utiliza únicamente cuando resulta más barato que retirar el terreno de poca capacidad portante y sustituirlo por otro más resistente. a) Pilotes b) Pilas o cilindros c) Muros de pantalla d) Cajones Pilotes Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal pequeña en comparación con su longitud. Se hincan en el suelo a base de golpes generados por maquinaria especializada Generalmente son hincados y pueden ser de madera, concreto y acero. De punta. obtiene casi toda su capacidad de carga de la roca o estrato de suelo que está cerca de la punta y muy poca del suelo que rodea su fuste De fricción. en aquellos terrenos en los que, al no existir un nivel claramente más resistente, al que transmitir la carga del pilotaje, éste transmitirá su carga al terreno fundamentalmente a través del fuste. Se suelen denominar pilotes “flotantes”. adquiere su capacidad de carga principalmente del suelo que lo rodea, ya que se generan fuerzas friccionantes y cohesivas que le ayudan a soportar la carga, ya que el suelo que está cerca de la punta soporta un porcentaje muy pequeño de la carga del pilote. Pilote aislado: aquél que está a una distancia lo suficientemente alejada de otros pilotes como para que no tenga interacción geotécnica con ellos. Grupo de pilotes: son aquellos que por su proximidad interaccionan entre sí o están unidos mediante elementos estructurales lo suficientemente rígidos, como para que trabajen conjuntamente. Pilas. son elementos de cimentación profunda con secciones mayores que la de los pilotes, las cuales también transmites al subsuelo las cargas provenientes de una estructura y de la misma cimentación con el propósito de lograr la estabilidad del conjunto. Las pilas se fabrican directamente en el subsuelo por los que se les conoce como elementos fabricados in situ- cuando los esfuerzos que se transmitirán al subsuelo son exclusivamente de compresión, las pilas pueden fabricarse prácticamente de cualquier material que tenga la resistencia requerida los cuales deben de ser estables durante la vida útil de la estructura que soportarán, siendo los más utilizados la grava, la cal, el mortero, y el concreto premezclado. Las características de los estratos del subsuelo, así como las condiciones del agua subterránea, definirán el material que deberá emplearse para la fabricación de las pilas. Los Muros Pantalla constituyen un tipo de Cimentación Profunda 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. El muro pantalla es un muro de contención que se construye antes de efectuar el vaciado de tierras, y transmite los esfuerzos al terreno. Estos elementos estructurales subterráneos se emplean también en forma temporal para la contención y retención de paredes. En las grandes ciudades, para obtener más espacios de uso en edificios, se proyectan sótanos o subsuelos que muchas veces llegan hasta 20 metros de profundidad. Son éstas las soluciones ante los elevados costes de terrenos y la necesidad de obtener mayor superficie. A estos efectos, se trata de conseguir muros de contención del menor espesor posible conservando una buena calidad y que ofrezcan seguridad y buen diseño d) Cajones: Los cajones de cimentación son pilotes huecos (pueden rellenarse de concreto pero son más pesados) con diámetros de 0.9 a 3.6 m (o más), capaces de soportar cargas muy fuertes (350 toneladas cada uno) siempre y cuando se tenga una capa de apoyo con alto grado de resistencia. Debido a su gran capacidad portante, su empleo no es común en cimentaciones para edificios siendo más usados en silos y construcciones muy pesadas. La elaboración de cajones consiste en una excavación abierta que puede hacerse a mano o con perforadoras; muchas veces se hinca con un tubo de entibación con bordes cortantes para usarse en terrenos sueltos blandos.
