Cimentación: Tipos y losas de cimentación
Definicion de cimentacion
La cimentación es una estructura que transmite las cargas de un edificio al terreno. La cimentación tiene como objetivo principal otorgar el medio para que las cargas de la estructura que se encuentran concentradas en columnas o en muros, sean transmitidas hacia el terreno provocando un sistema de cimentación la cual da el esfuerzo necesario para resistir estas cargas con seguridad sin producir asentamientos o con asentamientos tolerables ya sean estos uniformes o diferenciales.
¿Que es cimientos? Un cimiento es parte de una construcción que se encuentra bajo tierra y le da solidez necesaria que esta requiere, sirve de base y apoyo a la estructura.
Tabla de contenidos
Video: Comportamiento de pilotes en suelos licuables
Video: Pilotes – Control de Calidad
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Tipos de cimentación para cada tipo de suelo PDF
Las cimentaciones pueden ser divididas en dos: cimentaciones tipos directas e indirectas. La cimentación de concreto armado directa es aquella en donde los elementos verticales de la superestructura se proyectan hasta el terreno que se va a cimentar, descansando directamente sobre el terreno por medio del ensanchamiento de su sección transversal con la finalidad de poder reducir el esfuerzo unitario que es transmitido al suelo.
La cimentacion por zapatas aisladas de concreto, las zapatas ligadas, las zapatas conectadas, las losas de cimentación son del grupo de la cimentacion directa. La cimentación indirecta es aquella en la que se hace uso de elementos intermedios como los cilindros, pilotes, y cajones de cimentación, ya que a gran profundidad se encuentra el suelo resistente.
Tipos de cimentaciones superficiales y profundas PDF
Cimentación superficial
La cimentación superficial es aquella en donde la superficie de contacto entre el terreno y la estructura se encuentra por debajo el terreno que la rodea a una profundidad pequeña comparada con el ancho de la cimentación.
Las cimentaciones superficiales podrán utilizarse para sostener estructuras viales como es el caso de puentes, estructuras de contención, obras de drenaje, túneles, obras subterráneas y señales verticales, siempre y cuando las condiciones del proyecto así lo permitan.
¿Qué son las cimentaciones profundas?
La cimentación profunda, es aquella que transmite las cargas de las estructuras hacia un cimiento portante que es resistente a una gran profundidad por debajo la superficie del suelo.
Una cimentacion profundas es aquella cuya capacidad de carga se desarrolla en una profundidad (Df) mayor que 5 veces el tamaño (B) de la base (Df ≥ 5B). En la cimentacion semiprofunda, la capacidad de carga es la que más que más gobierna a comparación del asentamiento. La capacidad de carga en la cimentación de concreto armado profunda consiste principalmente en la resistencia por punta (Qp) y en la resistencia por fricción o adherencia (Qf), resistencias que pueden actuar en forma independiente o combinada.
La cimentación profunda es usada en caso de que la capacidad de carga de las cimentaciones superficiales no cumpla los requisitos solicitados, cuando son excesivos los asentamientos de las cimentaciones de concreto superficiales, o no son económicas.
Las cimentacion profundas también se utilizan para resistir las fuerzas de levantamiento, las fuerzas horizontales o como alternativa de cimentación en caso de suelos expansivos, suelos colapsables, o suelos sometidos a los efectos de la erosión y de la socavación; los tipos de cimentaciones profundas se usan además, para el compactamiento de depósitos granulares sueltos e incluso para el control de asentamientos de cimentaciones de concreto superficiales sobre suelos compresibles.
Para el diseño de fundaciones profundas se debe resolver un problema complejo de transferencia de cargas de la estructura por medio de los elementos que están por debajo del suelo; por tanto se necesita de un análisis de un sistema que se podría denominar genéricamente, estructura (pilote, un sistema suelo), así como la interacción de los dos sistemas lo cual es no lineal.
Criterios para la selección entre fundaciones superficiales y profundas
Para tener en cuenta sobre los criterios de uso de la cimentacion superficial y profunda se debe tener presente lo siguiente:
Un cimiento superficial mayormente es considerado a aquel que reparte las cargas a los demás estratos del suelo, y también a la roca en profundidades que se encuentran cercanas a la superficie (menos de 3 m). Las fundaciones superficiales son usadas para el apoyo de puentes, edificios, alcantarillas, muros de cimentacion, box culverts y otras estructuras de soporte. Entre las cimentaciones profundas y superficiales, las superficiales no solo consisten en zapatas aisladas, también incluyen a los simientos continuos y placas flotantes. El tipo de fundación superficial que se deba utilizar se basará en la estructura que se apoyará.
A pesar de que las cimentaciones superficiales sean utilizadas para el soporte de estructuras de contención, puentes y obras de drenaje, la cimentacion somera no podrá ser usada en los siguientes casos:
- Cuando la cimentación se vea afectadas por la acción de la socavación.
- En terraplenes.
- Bajo muros de tierra armada.
- En suelos susceptibles de licuación.
- Condiciones de utilización de cimentaciones profundas:
- No se encuentra ningún apoyo en una profundidad alcanzable con zapatas.
- Se desea disminuir los asentamientos de la estructura.
- Las condiciones del terreno a trabajar no permiten la ejecución de cimentaciones superficiales.
- Las cargas son muy fuertes y concentradas.
Cimentaciones profundas pilotes y cimentación por sustitución
Cimentación por pilotes
Los pilotes de cimentación son herramientas estructurales de concreto, acero o madera, que se usan para la trasmision las cargas de la superficie hacia niveles inferiores que se encuentran dentro del suelo. Esta transferencia puede ser, ya sea por una distribución vertical de la carga a lo largo del pilote o por una aplicación directa de la carga al estrato que se encuentra a más profundidad a través de la punta del pilote.
La distribución vertical es realizada por medio de la fricción entre el pilote y el suelo alrededor, y la aplicación directa de la carga es realizada por la capacidad portante del suelo en la punta.
Los pilotes se clasifican por medio de diversos criterios según el aspecto, el material, el modo en el que se transfiere la carga, el grado de desplazamiento durante la instalación o también por el método que se usa para la ejecución.
Tipos de pilotes
Pilotes prebarrenados
Los pilotes prebarrenados son cimentaciones profundas que son sin desplazamiento y que son construidos en seco con camisa. Cuando se construyen correctamente no causan pérdida del suelo cerca del fuste y se disminuyen las vibraciones y alteraciones del suelo.
Hinca de pilotes
Los pilotes hincados son elementos de cimentación profundos que cuando se introducen dentro del suelo provocan que este se mueva y por lo tanto se altere, causan un gran incremento temporal en la presión de poros y minimización en la capacidad de carga por un periodo corto de tiempo, la cual es recuperada a largo plazo.
Pilotes de gran desplazamiento
Los pilotes de gran desplazamiento son aquellos elementos sólidos, como los pilotes de concreto y pilotes de acero. Su efecto al interior del suelo es que incrementa los esfuerzos laterales del mismo, densifica los suelos granulares y puede provocar la debilitación de los suelos cohesivos temporalmente, su armado toma bastante tiempo y su capacidad de carga es provocada por la fricción.
Cimentación por sustitución
La cimentación por sustitución o la también llamada cimentacion por compensacion es usada en edificios que otorgan cargas de mediana magnitud a suelos de compresibilidad media, y su capacidad de carga es baja, con la cimentación por sustitución se busca disminuir el aumento de la carga aplicada al subsuelo mediante excavaciones superficiales y profundas de terreno. La cimentacion por compensacion se dividen en tres grupos: los cajones de cimentación 100% compensado, cajón de cimentación parcialmente compensado y cajón de cimentación sobre compensado.
En las cimientaciones profundas por sustitucion, para el cálculo de aumento de carga repartida, el peso de la estructura será: la suma de la carga muerta más la carga viva menos el peso total del peso excavado. Los cálculos deberán hacerse tomando en cuenta que los asentamientos son muy sensibles a incrementos de cargas.
Al momento de realizar estos tipos de cimentación debemos tomar en cuenta posibles cambios:
- Cambiar el material de construcción.
- Cambiar la solución arquitectónica.
- Cambiar el uso de la construcción
Cimentación de zapata corrida y cimentación por zapatas aislada de concreto armado
Zapata arquitectura
En arquitectura, zapata es el tipo de cimentación que con más frecuencia se encuentran en la obra. Como se ha visto anteriormente, la zapata arquitectura también se utiliza cuando el terreno sea lo suficientemente resistente para soportar la construcción que sobre él se levantará.
Cimentación zapata corrida
La cimentación de zapatas corridas internas es muy común. Cuando se necesita tener un control la magnitud de los asentamientos diferenciales entre columnas soportadas en cimentacion corrido, y también en casos donde se encuentran suelos de media a baja compresibilidad se usan las cimentaciones corridas. Una cimentacion zapata continua, está compuesto de dos o más columnas en una viga del mismo ancho, en el cual los asentamientos diferenciales pueden ser controlados por la rigidez de la estructura.
El cimiento corrido es utilizado cuando se encuentran suelos de pobres características, y de mediana compresibilidad, y en donde el control de los asentamientos diferenciales entre columnas es necesario.
Partes de una zapata corrida
Teniendo en cuenta el concepto de zapata corrida: las zapatas corridas son el alargamiento de la parte inferior de un muro, cuya finalidad es distribuir adecuadamente la carga sobre el suelo de la cimentación. Entonces las partes de una cimentacion de zapata corrida son las siguientes:
- En la parte inferior de la zapata corrida de concreto armado, se encuentra la base que ha sido compactada, por encima de esta se halla una capa de hormigón de 10cm de espesor y con un acabado rugoso en su superficie.
- En el interior de la zapata cimentacion se encuentran unas de las partes más importantes de una zapata corrida, el armado superior e inferior de la zapata junto a los calzos de apoyo de la zapata con una longitud no menor de los 5cm. Finalmente, en la parte central de la zapata corrida están los pilares (y las armaduras de estos)
Cimentación con zapatas aisladas
En la ingenieria de cimentaciones, cuando se habla de cimentacion de zapata aislada, comúnmente se habla de una base rectangular de concreto, de medidas B y L, en la cual la relación B/L no excede el valor 1.5. A diferencia de la cimentacion corrida, la estructura de la cimentacion zapata aislada de concreto armado debe soportar la carga que se transmite por la columna, en las dimensiones que se han seleccionados, de la misma forma que los asentamientos esperados.
Zapata aislada características
Es muy común que este tipo de cimentacion concreto armado, pueda ser utilizada en suelos de baja compresibilidad. El terreno debe tener principalmente una resistencia de media a alta. Estos cimentadores se usan también cuando no existe el efecto de superposición (grandes luces) y se pueden aprovechar capas superficiales resistentes (costras desecadas o cementadas, etc.) a pesar de que debajo se encuentren depósitos de menor resistencia y mayor compresibilidad.
Tipos de zapatas aisladas
Las zapatas cimentacion aislada de concreto pueden clasificarse de acuerdo a las fuerzas predominantes que actúan sobre la misma, de tal forma que se pueden considerar en el diseño los siguientes 3 tipos de zapatas pdf aisladas concéntricas:
Diferencia entre zapata aislada y zapata continúa
La diferencia entre zapata aislada y zapata continua es:
La zapata aislada es aquella que recibe la carga puntual de un pilar, mientras que la zapata corridas recibe una carga línea.
La zapata corrida o continua es usada cuando se quiere cimentar muros o una hilera de pilares que estén próximos, en cuanto a la zapata aislada se usa cuando se quiere cimentar una sola columna o pilar.
La zapata aislada está constituida por dado de cimentacion armado de hormigón de forma cuadrada o rectangular. También hay zapatas aisladas con el dado circular, pero son menos habituales. En el caso de las zapatas continuas, tiene forma prismática o de T invertida y en ellas predomina una dirección sobre las otras.
La principal diferencia entre zapata aislada y zapata continua, es que la primera soporta cargas puntuales, mientras que la segunda soporta cargas distribuidas.
Cimentación de concreto armado
El cimiento de concreto armado es usado comúnmente en todos los terrenos, a pesar de que el concreto para cimentacion es muy pesado, se tiene la ventaja de que en su cálculo se obtienen opciones relativamente pequeñas comparadas a los cimientos de piedra.
Para obtener la seguridad y comportamiento necesarios en una estructura, se debe contar con una cimentación de concreto armado adecuada. Debido a esto, el uso de las cimentaciones de concreto armado es una buena opción para obtener resultados eficaces. Ya que los cimientos superficiales de concreto armado, son durables a lo largo del tiempo y no requieren de una gran inversión para su mantenimiento. En comparación con otros materiales para una cimentacion el concreto es muy resistente a la compresión y al efecto del agua.
El concreto en cimentacion otorga una característica monolítica a sus estructuras la cual les permite resistir eficientemente las cargas de los laterales y a causa de su gran rigidez y masa, no provoca problemas de vibraciones en las estructuras.
Los materiales para cimentacion de concreto son: cemento, agregado fino o arena, agregado grueso o piedra de cimentacion y agua. Para poder hacer un buen concreto se debe contar con materiales de buena calidad mezclados en proporciones correctas. También es necesario tener el proceso de mezclado, transporte, colocación o vaciado y curado.
Cimentación de concreto ciclópea en suelos blandos
En la ingeniería de cimentaciones, el cimiento ciclopeo es una fundación superficial que se utiliza en la construcción de algunas viviendas, generalmente en casas pequeñas y depende mucho del tipo de suelo del lugar. La cimentación ciclopea tiene dimensiones que están relacionadas la carga y la capacidad portante del suelo. Se realiza una zanja, se extrae la tierra natural, se agrega concreto con piedras de gran tamaño, la lechada de cemento no debe contener hierro, es un concreto simple.
La cimentacion ciclopeo soporta y distribuye las fuerzas que se ejercen en una construcción transmitiéndolas al suelo, la profundidad y dimensiones de las cimentaciones ciclópeas dependen del tipo de suelo, este puede ser blando, compactado o duro. Si se tiene un suelo blando, entonces la cimentación debe ser más ancha.
Recomendaciones para un cimiento ciclópeo
- Si el terreno es arenoso, se debe remojar hasta que sea posible excavar el terreno para armar la cimentacion ciclopea.
- En la cimentacion en suelos blandos se debe pisonear hasta que quede totalmente compactado.
- Las piedras más grandes de la cimentacion concreto ciclopeo van hasta abajo del cimiento de concreto.
- La parte plana de la piedra va hacia abajo, de otra forma, se hundirían.
- Se deben remojar las piedras antes de usarlas en la cimentacion ciclopea.
Concepto de cimentación por flotación
En la ingeniería de cimentaciones, la cimentación flotante se usa cuando la capacidad portante del suelo es pequeña y el peso del edificio muy grande, puede ocurrir que el solar con el que contamos no tenga superficie suficiente para que las losas de cimentación puedan ser construidas.
Las cimentaciones flotantes hacen trabajar a los edificios como barcos en el agua freática. Estáticamente, su funcionamiento es perfecto, negar su acción es tanto como negar el principio de Arquimedes. En las cimentaciones por flotacion puede ocurrir que se pueden mover al cambiar el nivel del agua freática, pero en casos así hay que tener en consideración que:
- La cimientacion flotante. además de recibir la presión del agua, también se apoyan sobre el terreno, que, aunque poco resistente, siempre es de tomarse en consideración.
- Hay ficción contra los terrenos colindantes.
- Si el agua freática bajara, también bajaría en menor escala el asentamiento de los edificios cimentados por flotación.
De todas maneras, si se mueve la cimentación flotante, el drenaje puede llegar a ser excesivo y por todos conceptos se debe evitar, podría ser perjudicial.
Los cimientos de flotación como los de sustitución, tienen en general los mismos aspectos que por unos conceptos, resultan más exagerados.
Cimentaciones directas, especiales y mixtas
Cimentaciones mixtas
Las cimentaciones mixtas son una combinación de la 2 tipos de la clasificacion de las cimentaciones para poder conseguir una cimentación más eficiente y más fácil de construir que un cimiento complejo.
La cimentación mixta es común, el uso de las losas de cimentación que descansa sobre los pilotes, la losa puede estar en contacto con el terreno o encima del mismo. Las cimentaciones combinadas son usadas cuando las dimensiones de las zapatas exteriores están condicionadas por los límites de propiedad, generando excentricidad en los cimentadores, la presión del suelo no es uniforme y se usa para unir la columna exterior con la interior de tal manera se consigue que la presión sobre el suelo sea mas uniforme.
Cimentaciones especiales
Las cimentaciones especiales se usan cuando se desea emprender la construcción de uno o más sótanos, existen distintos impedimentos, como las características del terreno, los altos costos, los requerimientos de seguridad, las complicaciones constructivas y la protección contra la humedad.
Antes de empezar la construcción de un sótano se deben realizar una serie de estudios en el terreno para poder elegir los tipos de cimentación especial que tendrá la edificación. El tamaño del cimiento especial dependerá de la resistencia del suelo cuando la carga de la columna es un 75% más baja que la capacidad del suelo.
Cimentaciones directas
En la cimentacion directa, los elementos verticales de la estructura o edificación (columnas), se prolongan hasta el suelo de cimentación y al momento de llegar al suelo, ensanchan su sección transversal, denominándose a este ensanchamiento como zapatas. Teniendo en este tipo de cimentaciones, a las zapatas aisladas, zapatas conectadas y a las losas de cimentación.
Significado de cimentación de mampostería de piedra braza
Los procesos constructivos pdf de la cimentación de mampostería de piedra braza es el siguiente:
En los cimientos de mamposteria de piedra, luego de haber hecho la excavación se debe colocar la plantilla, es una capa de concreto simple el cual se instala por debajo de la excavación, con el objetivo de dividir el suelo del cimiento. La plantilla protege a la cimentación para que su resistencia no sea afectada por la reacción que se produce en el suelo, tiene un grosor aproximado de 10 a 5cm según sean los tipos de cimientos de mampostería de piedra. Está compuesta de concreto de baja resistencia, se extiende anteriormente los tipos de cimientos de concreto armado a construir, el cual se debe humedecer antes de colocar la piedra de la mamposteria cimentacion.
Recomendaciones en cimentaciones de mampostería de piedra
En la ingenieria de cimentaciones, para realizar una buena cimentación de piedra braza se debe seguir las siguientes recomendaciones:
- Se debe prever la ubicación de los castillos o refuerzos verticales y se deberá plomar para darle la condición de verticalidad, usando el nivel de burbuja.
- En las cimentaciones de piedra, la piedra a utilizar debe estar limpia, debe ser de preferencia de cantera, con cantos angulosos. Debe tener al menos una cara plana para facilitar su colocación.
- Cuidar el volumen total de la mezcla de junte, que esta no exceda el volumen de la cimentación.
- En la cimentacion de piedra. para el mejor funcionamiento de este tipo de cimentación, las piedras de mayor tamaño se colocan en la base de los cimientos de concreto armado y las pequeñas en la corona.
- Las primeras piedras colocadas deben quedar perfectamente asentadas sobre la plantilla. No es aceptable una junta mayor a 5 cm ni menor a 2cm.
- No se deben tener huecos formando ángulos de reposo, no menor de 60º
- El nivel de la corona del cimiento de piedra braza debe estar por encima del nivel del terreno
Tipos de fundaciones en construcción en Chile
Los tipos de fundaciones construcción que también se usan en chile son:
Viga de fundacion en construccion
Las vigas de fundacion son aquellas en las que se apoyan 3 o más pilares. La sección transversal debe ser rectangular o bien adoptar la forma de T invertida, en la construccion de cimientos se economiza el hormigon para fundaciones aisladas y acero, pero con un mayor coste de encofrados y mano de obra. Lo más común es usar las secciones rectangulares, a excepción de cuando se trabaja en grandes cimentaciones, en donde las formas más complicadas se pueden compensar económicamente.
Las vigas de fundacion aislada tienen muchas ventajas de las cuales una de ellas es que las vigas de fundación tienen una menor sensibilidad debido al hormigon para fundaciones aisladas con el que esta construido, comparándolas con el armado zapatas corrida, frente a un posible defecto local del terreno. Para realizar el cálculo de las vigas de cimentación solamente se puede realizar usando el método por aproximados, ya que de otra forma resultaría extraordinariamente complejo.
Cimbras metálicas y tipos de cimbras PDF
Las cimbras metalicas dpf son un típico sostenimiento pasivo que es utilizado generalmente para el sostenimiento permanente de labores de avance en minería, cuando se encuentra que la estructura que las paredes de los túneles son de roca fracturada o muy débil, que le dan una calidad mala a muy mala, sometida a condiciones de altos esfuerzos.
Cimbras permanentes
Las cimbras permanentes son aquel tipo de cimentación que se deja en su lugar y que pueden llegar a ser parte de la estructura. Estas cimbras pueden ser clasificadas en dos: flexibles como malla de alambre con un forro de papel impermeable o papel corrugado reforzado y repelente al agua, o rígidas como lo son el concreto prefabricado, las placas de metal, madera y varios tipos de lámina de fibra
La cimbra permanente se usa para ser una cimbra de plataforma, se apoya al armado de zapata estructural probablemente junto a un temporal sistema de cimentación.
Cuando la cimbra metálica que se convertirá en parte de la estructura que se está realizando es usada también como cimbra permanente, entonces las características de esta como la forma, dimensiones físicas y profundidad deben ser las indicadas en los planos y especificaciones.
Proceso constructivo del cajon de cimentacion
Los cajones de cimentacion se usan en caso de que la cimentación tenga gran sección en planta y se encuentra a gran profundidad bajo el agua. Los cajones de cimentacion pdf llegan a hundirse hasta el desplante mientras se van construyendo en la superficie. Un cajon de cimentación puede estar formado por una celda o puede estar dividido en varias celdas separadas entre sí.
Los cajones de cimentacion son de dos clases: abiertos o neumáticos con aire comprimido. Los abiertos se encuentran abiertos tanto en el fondo como en la superficie y el material que se excava es extraído con draga de succión.
Cajon de cimentacion proceso constructivo: para el proceso de construccion pdf del cajón de cimentación se pueden usar máquinas perforadoras que tienen brocas helicoidales que recolectan el material en el interior, se realiza excavacion de fundaciones de construccion con secciones rectangulares en el caso de los cajones. En la cimentacion de cajón, la perforación puede hacerse si se desea con lados bentónicos que sirvan para estabilizarla en el caso de que la cohesión del suelo no permita que las paredes de la perforación sean estables. En el caso de los suelos con presencia de rocas de gran tamaño que impidan realizar los procedimientos anteriores, se debe recurrir a excavaciones superficiales y profundas manuales con una sección mayor a un metro. Una vez que se ha llegado a la profundidad necesaria, se realiza la colocación de la armadura del cajón de cimentación y se hace el vaciado.
Proceso constructivo de cimentacion de plantilla de concreto simple
El concreto simple es una mezcla compuesta principalmente de agregado fino, cemento portland, agregado grueso y agua, el concreto simple no lleva en su interior ningún tipo de refuerzo y no posee elementos menores a los que se usan en el concreto reforzado, ya sea vaciados en sitio o prefabricados, y cuyas características son una buena resistencia en durabilidad, compresión y resistencia al fuego.
Para el proceso de construcción pdf de la plancha de cimentacion de concreto simple se debe seguir los siguientes pasos:
- Se debe limpiar el área donde se va a hacer la plancha de cimentacion, se debe evitar la presencia de cualquier elemento orgánico.
- La nivelación se debe hacer con un nivel de burbuja. Simultáneamente se realiza la compactación de la superficie en donde se realizara la plantilla de concreto simple.
- Se coloca en el suelo los puntos de nivel para medir el espesor del suelo, el cual oscila entre 7.5 a 10 cm.
- Se usa una mezcla con dosificaciones de 8 partes de hormigón con 1 parte de cemento, se agregan aproximadamente 33 litros de agua para la proporción mencionada.
- Se realiza el vaciado de la mezcla sobre el suelo, distribuyéndola sobre el área, para cubrir los puntos de nivel, con una regla de metal se iguala la superficie para llegar al nivel de los puntos. Es importante realizar el curado químico o tradicional sobre la plantilla, para evitar la deshidratación del concreto.
Armado de dado de cimentacion
Los dados de concreto para cimentacion se distribuyen normalmente en patrones ajustados, que disminuyen el costo del dado de cimentacion armado, pero no pueden ser dispuestos en espacios menores de lo que se permite por las condiciones de hinchamiento. Para el armado de cimentacion de dado, el uso de un espaciamiento de tres veces el diámetro de la parte superior del pilote, pero no menor que 2 pies es muy común en estos tipos de cimentaciones pdf. Los dados con reacciones permitidas entre 30 y 70 tn se encuentran espaciados a cada 3 pies.
El diseño de dado sobre pilotes es similar al de zapatas para columnas individuales. Uno de los métodos consiste en el diseño del dado para las reacciones de los pilotes que han sido calculadas junto a las cargas de columna mayor. Así como en el caso de zapatas superficiales para columnas individuales, la altura del dado de pilotes es controlada por lo regular por cortante. Con respecto a esto debe tenerse en cuenta tanto el cortante por punzonarniento o en dos direcciones, como el cortante por flexión o en una dirección.
Dado de contreto para cimentacion usos
Si se tiene que la capacidad portante de los estratos superiores de la superficie a trabajar no es suficiente para una cimentación superficial, aunque si se encuentran estratos más firmes a profundidades mayores, se utilizan dados para transferir las cargas hacia los estratos que se encuentran a mayor profundidad; los pilotes se disponen por lo general en grupos o paquetes, uno bajo cada columna. El grupo se corona con dados de distribución, o dado, el cual distribuye la carga de la columna a todos los pilotes del grupo. Los dados son similares a las zapatas sobre suelo en muchos aspectos, a excepción de dos características: la primera, que las reacciones en el dado actúan como cargas concentradas en pilotes, mas no como presiones distribuidas; la segunda, si se divide el total de las reacciones de los pilotes por el área de la zapata para obtener una presión uniforme equivalente, esta presión equivalente que se encuentra menor en las zapatas que en los dados de los pilotes. Entonces, momentos cortantes, son mayores en forma recíproca, para lo cual se necesitan mayores alturas de armado de una zapata cimentacion que para aquéllas superficiales con dimensiones horizontales similares. Se debe suministrar una rigidez considerable para distribuir la carga a todos los pilotes de manera uniforme.
Contracimiento en construccion
El contracimiento o sobrecimiento consiste en una viga o cadena de hormigón armado, junto a una estructura interior de acero, que descansa sobre los cimientos superficiales. El material para la mezcla del contracimiento es muy similar al del cimiento corrido, solo cambia ligeramente la proporción y el tamaño de la piedra de cimentacion.
Su función principal es que sirve de barrera para evitar que la humedad del suelo afecte a la base de la edificación. Se usan en casi todas las edificaciones que tienen muro de cimentacion y en algunos casos, también sirven para dar mayor altura a la cimentacion construccion. Esto no permite que la humedad del suelo entre en contacto con el edificio y así evitar el traspaso de humedad a los muros por medio de la capilaridad.
Pozos y cilindros de cimentacion
Pozos de cimentacion
Los pozos de cimentación son los pilotes de concreto vaciados in situ con diámetros equivalentes o mayores a 750 mm, pueden tener o no refuerzo de acero y pueden contar con un fondo ampliado.
El uso en cimentaciones de pozos tiene muchas ventajas, siendo algunas:
- El uso de un solo pozo puede ser utilizado reemplazando un grupo de pilotes.
- La construcción de pozos en depósitos de arena densa y grava es más conveniente que el uso de pilotes.
- Los pozos puede ser construidos antes de que finalicen las operaciones de nivelación.
- El uso de pilotes puede ocasionar la vibración del suelo lo cual puede causar un gran daño a las estructuras cercanas, lo cual no sucede cuando se usan pozos perforados.
- Proporciona una gran resistencia al aumento de carga debido a que la base del pozo se puede agrandar.
- La superficie donde la base del pozo es construida puede ser inspeccionada visualmente.
- Cuando se tienen altas cargas laterales, los pozos son una buena opción.
Se encuentran también varias desventajas en la construcción de pozos perforados. El vaciado se puede retrasar debido el mal tiempo y necesita siempre una constante supervisión. Si se tiene cortes apuntalados, los pozos perforados pueden provocar una pérdida considerable de terreno y daño hacia las estructuras adyacentes.
Cilindros de cimentacion
Los cilindros de cimentación son estructuras huecas de gran dimensión, los cilindros tienen una capacidad de carga que supera por mucho a la de las pilas. Estos sistemas de cimentacion se utilizan normalmente cuando se quiere cimentar los apoyos de grandes puentes y de otras estructuras pesadas. Debido a que este sistema de cimientos tiene grandes dimensiones, se utilizan procedimientos de construcción especiales los cuales tratan en hincarlos haciendo fallar el terreno por resistencia al corte en su base. Los cilindros de simentacion se construyen huecos por el interior debido a cuestiones económicas y de peso, sus diámetro va de los 3.00 a 6.00 metros.
Pilas y dala de cimentacion pdf
Pilas de cimentacion pdf
Las pilas de cimentación como su nombre lo dice, es un sistema de cimentación que forma parte del tipo de cimentacion profunda, esto significa que la fuerza que se está distribuyendo para la estructura de cimentación llega a un nivel de profundidad considerable.
Las pilas de cimentación son cimentaciones de concreto armado que pueden ser fabricadas in situ. Presentan una sección transversal considerable capaz de soportar la carga que proviene de una estructura y la transmite hacia el estrato resistente. Son muy utilizadas cuando es necesario cimentar estructuras que transmiten cargas muy grandes, como: puentes, edificaciones industriales, edificios de múltiples pisos, puertos, etc. Se pueden realizar de cualquier material, principalmente de grava, cal, mortero y concreto armado.
Las pilas pueden resistir cargas axiales superiores a 500 tn, pueden construirse bajo el nivel freático y tiene como promedio de altura los 35 metros y su diámetro varía entre 0.8 a 2.2 metros.
Dala de cimentacion
Las dalas de cimentación es uno de los sistemas de cimentacion que son usadas para repartir el peso de los muros y descargarlo hacia las cimentaciones, las cadenas o dalas deben tener una dimensión de acuerdo al proyecto junto a un armado de acero.
Para realizar el armado de las dalas de cimentación se sigue el siguiente procedimiento:
En una mesa de trabajo se deben amarrar las varillas de acero con estribos hechos con ganchos a 135ª, se colocan las varillas del número colocado en el proyecto sobre la corona del cimiento. Amarrar las varillas con un estribo de acero, colocar las calzas o separadores de 2cm de altura sobre la mampostería para levantar el armado de acero, se debe dejar una distancia de medio metro entre cada uno. Se coloca el armado de acero sobre las calzas, se deja un traslape con las medidas indicadas en el proyecto para unir los armados y cubrir la longitud de la vivienda. Se construye la cimbra para las cadenas o dalas de cimentación, se debe aceitar para evitar que se queden pegadas, se vacía el concreto sobre la cimbra para rellenarla. Finalmente se introduce una varilla de aproximadamente 30cm para dar el proceso de vibrado por lapsus de 5 segundos, si el volumen disminuye se agrega más concreto y se deja descansar por al menos un día.
Definicion de losa de cimentacion
Losa significado, se define como una losa de cimentación a una estructura que puede soportar los esfuerzos numerosos muros o columnas simultáneamente. Esta estructura es utilizada cuando muy baja capacidad de carga, y las zapatas aisladas pdf son muy grandes y juntas para poder ser una alternativa viable.
Dibujo de losa de cimentacion en planta y corte
A continuación se puede apreciar una imagen de corte de losa de cimentacion y otra planta de losa de cimentacion:
Losa de cimentacion caracteristicas
¿Que son las losas? Una losa de cimentación es una placa de concreto la cual se dispone sobre el terreno distribuyendo el peso y las cargas del edificio sobre toda el área de apoyo, son un tipo de cimentación superficial. Las losas de cimentación son usadas cuando es necesario distribuir al suelo esfuerzos de poca magnitud.
Armado y diseño de losa de cimentacion
Los pasos clave para el proceso constructivo de una losa de cimentacion pdf se indican a continuación.
- Para el armado de losa de cimentacion se debe identificar la profundidad la que se va a proporcionar a la base de la losa.
- Se debe excavar el suelo hasta la profundidad necesitada.
- Se debe compactar el suelo.
- Se debe dar una membrana impermeable.
- Se debe verter 3 pulgadas de cemento y arena.
- Se debe poner el refuerzo manteniendo el espacio necesario haciendo uso de espaciadores.
- Se debe verter el concreto hasta la profundidad que se quiere.
- Finalmente en el armado de una losa de cimentacion, se debe fraguar.
El diseño de la loza de cimentacion puede ser continua, con un mismo espesor, mantener una misma sección; una losa más delgada con refuerzos en los apoyos de los pilares por medio de capiteles en forma de setas; es por eso que se les llama fungiformes.
Para la losa de cimentacion armado, también pueden usarse vigas longitudinales y transversales que unen los apoyos portantes que soportan una losa más delgada.
Calculo de losa de cimentacion pdf
En el calculo de losa de cimentacion se consideran dos casos, en base al comportamiento del elemento en presencia de las actuales cargas.
Las losas se diferencian por medio de una relación largo-ancho, por lo que si esta es menor a segunda, la losa será considera con un comportamiento bidireccional, y en el caso opuesto en solo una dirección.
El cálculo de los elementos considera materiales como el concreto y el acero, con sus respectivas características a la compresión simple (f’c) y su esfuerzo de fluencia (fy). En el caso de la losa de cimentacion de comportamiento de una dirección, se asume una franja unitaria de 1 m, cuya función como ancho unitario para un diseño de una viga sometida a flexión.
En el caso de que la losa se considere bidireccional, el cálculo se realiza por medio del método de los coeficientes, tal método define diversos casos los cuales dependen del estado presente, empotrado o libre, otorgando coeficientes para momentos negativos y positivos en la losa debido a la carga temporal y la permanente.
Losas de cimentacion en arquitectura
En arquitectura, una losa de cimentación es una plancha de hormigón que se encuentra apoyada directamente sobre el terreno. Las losas arquitectura, distribuyen tanto las cargas y el peso de la edificación que se está trabajando sobre toda la superficie de apoyo.
Tipos de losas de cimentacion
Los tipos de losa de cimentacion son los siguientes:
- losa con un menor esfuerzo en las columnas: esta clases de losa otorga la resistencia necesaria para cargas de columna relativamente grandes.
- loza plana y bidireccional: tiene bandas engrosadas por todo lo largo de las líneas de la columna en dos direcciones; esta losa cimentacion da la resistencia suficiente, cuando el espacio entre columnas es mayor y las cargas entre columnas son disparejas.
- la loza plana: compuesta por hormigon para fundaciones aisladas con un espesor constante en toda la superficie; este tipo es adecuado para columnas muy separadas, que transportan pequeñas cargas.
- con pedestales: es una losa en la que se añaden pedestales debajo de cada columna.
- celular: es una estructura de rejilla que va en dos direcciones, es realizada en construcción de acero estructural e incluso en intersección construcción celular.
Losa de cimentación con contratrabes y de desplante
Desplante de losa de cimentación
Para la realización de la losa de desplante se debe seguir los siguientes pasos:
Paso 1: preparación del terreno, consiste en limpiar el terreno, se debe retirar toda la vegetación de la superficie, hacer la zanja para el drenaje y colocar los tubos. Rellenar con grava y nivelar el terreno apisonándolo hasta que quede muy compactado.
Paso 2: colocación de la cimbra, se realiza el perímetro de la losa a la altura a la que se requiere el piso, por ejemplo a 20 cm. Debido a que le cachete interior de la cimbra para la cadena de cimentación se forma en el piso, puedes tomar la cara interior resultante como referencia para cavar una zanja de 30cm de profundidad alrededor de toda la losa y dejando inclinada la cara interior de la zanja, de modo que la parte superior mida 30 cm y la de abajo 15 cm.
Paso 3: plantilla de cimentacion proceso constructivo, se deben colocar todas las tuberías que van a ir enterradas, a excepción de la zanja cubre toda la superficie con grava a una altura de 8 cm o la que se considere necesaria de manera de que la parte central de la losa quede de 10 cm de espesor, para esto distribuye todo el material de terreno, apisónalo y pon a nivel toda la plantilla.
Paso 4: armado, consiste en colocar todo el perímetro dentro de la zanja una armadura de 4 varias de 3/8 y calzarla con trozos de tabique de manera de que la parte superior quede 3 cm debajo del borde de la cimbra. Se extiende una malla de acero electro soldada sobre todo el área de la losa de cimentación a 5 cm de la cimbra, 5cm arriba del material de relleno apisonado, amarrar la malla a la altura de la cadena. Utiliza los bordes de la cimbrar para usar hilos de un lado a otro, para que sirvan de referencia para clavar unos trozos de varilla y puedas usarlos como indicadores de nivel que debe tener la losa en toda su superficie.
Paso 5: colado, donde previamente se debe mojar la cimbra y mojar la grava del fondo, comienza a colar e un lado llenando la zanja, después continua con una franja de un metro de ancho y luego rellena con concreto los espacios entre las maestras. Con una tabla larga se debe ir nivelando con una cuchara distribuir la mezcla donde haga falta o sobre.
Paso 6: curado, consiste en mojar la superficie unas 2 o 3 veces al día durante 5 días para evitar cuarteaduras. Una vez transcurridas 24 horas del colado, se puede retirar la cimbra.
Losas con contratrabes
Los contratrabes de losa de cimentación son elementos de concreto reforzado que se utilizan para unir las zapatas de concreto y losas de cimentación. El trabajo estructural está relacionado a la trabe (que se utiliza para el sostenimiento de entrepisos, muros o en marcos de la estructura) mientras que la contratrabe está incluida en los elementos de la cimentación y. Los esfuerzos de flexión que son producto de la reacción del terreno hacia la estructura son soportados por las contratrabes de losa.
Desplante de losa de cimentación
Los contratrabes de losa de cimentación son elementos de concreto reforzado que se utilizan para unir las zapatas de concreto y losas de cimentación. El trabajo estructural está relacionado a la trabe (que se utiliza para el sostenimiento de entrepisos, muros o en marcos de la estructura) mientras que la contratrabe está incluida en los elementos de la cimentación y. Los esfuerzos de flexión que son producto de la reacción del terreno hacia la estructura son soportados por las contratrabes de losa.
Preguntas frecuentes
¿Que es un cajon de cimentacion?
Un cajón de cimentación tiene el mismo uso que los cilindros de cimentación, a excepción de que los cajones de cimentación se usan en caso de que la cimentación tenga gran sección en planta y se encuentra a gran profundidad bajo el agua. Los cajones llegan a hundirse hasta el desplante mientras se van construyendo en la superficie. Un cajón puede estar formado por una celda o puede estar dividido en varias celdas separadas entre sí.
Los cajones son de dos clases: abiertos o neumáticos con aire comprimido. Los abiertos se encuentran abiertos tanto en el fondo como en la superficie y el material que se excava es extraído con draga de succión.
¿Que son las cimentaciones superficiales y profundas?
Un cimiento superficial mayormente es considerado a aquel que reparte las cargas a los demás estratos del suelo, y también a la roca en profundidades que se encuentran cercanas a la superficie (menos de 3 m). Las fundaciones superficiales son usadas para el apoyo de puentes, edificios, alcantarillas, muros de contención, box culverts y otras estructuras de soporte. Las fundaciones superficiales no solo consisten en zapatas aisladas de concreto, también incluyen a los cimientos construccion continuos y placas flotantes. El tipo de fundación superficial que se deba utilizar se basará en la estructura que se apoyará.
A pesar de que las cimentaciones superficiales pdf sean utilizadas para el soporte de estructuras de contención, puentes y obras de drenaje, no podrán ser usados en los siguientes casos:
- Cuando la cimentación se vea afectadas por la acción de la socavación.
- En terraplenes.
- Bajo muros de tierra armada.
Condiciones de utilización de cimentaciones semiprofundas:
- No se encuentra ningún apoyo en una profundidad alcanzable con zapatas.
- Se desea disminuir los asentamientos de la estructura.
- Las condiciones del terreno a trabajar no permiten la ejecución de cimentaciones superficiales pdf.
¿Que es una fundacion en construccion?
Las fundaciones de construccion se utilizan para resistir las fuerzas de levantamiento, las fuerzas horizontales, se usan además, para el compactamiento de depósitos granulares sueltos e incluso para el control de asentamientos de cimentaciones de concreto superficiales sobre suelos compresibles.
¿Que es un cimiento y que es la cimentacion profunda? ¿Que es cimentacion?
- Significado de cimientos: un cimiento es parte de una construcción que se encuentra bajo tierra y le da solidez necesaria que esta requiere, sirve de base y apoyo a la estructura. Habiendo respondido la pregunta de ¿que son los cimientos?, entonces ahora podríamos preguntarnos, ¿que es una cimentacion? La cimentación tiene como objetivo principal otorgar el medio para que las cargas de la estructura que se encuentran concentradas en columnas o en muros, sean transmitidas hacia el terreno.
- Las cimentaciones profundas son aquellas que transmiten las cargas de las estructuras hacia un cimiento portante que es resistente a una gran profundidad por debajo la superficie del suelo.
¿que es una cimentacion profunda? Las cimentaciones profundas son usadas en caso de que la capacidad de carga de las cimentaciones superficiales no cumple los requisitos solicitados, cuando son excesivos los asentamientos de las cimentaciones superficiales, o no son económicas.
¿Cuales son los tipos de cimentacion para una habitacion y profundidad de cimientos para una casa de dos pisos?
Para la selección de los tipos de suelos y cimentaciones recomendadas se siguen los siguientes lineamientos de cimentacion para casa habitación, los cuales son los tipos de cimientos para una casa más uisados:
- Cuando las cargas son demasiado elevadas y al momento de usar zapatas continuas estas ocupen cerca del 50% del área de la superficie en planta, se economizaría más al usar una sola losa de cimentacion para casa habitación.
- Cuando se tengan suelos que tengan comprensibilidad mediana, alta o muy alta, y que además presenten una baja resistencia a la carga, es recomendable el uso de simentacion compensada.
- Cuando la cimentación por compensación no sea económicamente adecuada, puede cambiarse a la compensación parcial y pilotes de fricción.
- En caso se presenten cargas elevadas conviene, en suelos de baja capacidad de carga conviene usar pilotes de punta.
En la cimentacion de edificios, cuando el cimiento se hace para construcciones de dos pisos o más, las dimensiones del cimiento varían según la clasificacion de cimentaciones que se van a utilizar. En la profundidad de cimientos para casas de dos pisos y en los cimientos de un edificio, la altura va desde los 0.50 cm a 1 metro mientras que su base en terrenos duros conviene que tenga 50 cm, en terrenos duros medianos 80 cm, y sobre suelos poco duros 1mt de ancho.
¿Que es una losa de cimentacion? ¿Como hacer una losa de cimentacion?
¿Que significa losa? Una losa de cimentacion es una estructura de hormigón que puede soportar varias columnas o muros al mismo tiempo. Son utilizadas al ser considerablemente baja la capacidad de carga de la cimentacion aislada y del suelo, lo cual resulta ser muy juntas y grandes para poder ser una opción viable.
Las losas de cimentación se construyen de hormigon para fundaciones. Se vierten en pequeñas áreas para evitar grietas por contracción excesiva. Las juntas de construcción se ubican metódicamente en zonas de bajo esfuerzo cortante.
¿Como calcular y como se representa una losa de cimentacion en un plano?
En el cálculo de losa de cimentacion se consideran dos casos, en base al comportamiento del elemento en presencia de las actuales cargas.
El cálculo de los elementos considera materiales como el concreto y el acero, con sus respectivas características a la compresión simple (f’c) y su esfuerzo de fluencia (fy). En el caso de la losa de cimentacion de comportamiento de una dirección, se asume una franja unitaria de 1 m, cuya función como ancho unitario para un diseño de una viga sometida a flexión.
Fuentes
- LIBRO DE CIMENTACIONES PDF- Diseño de estructuras de concreto; 11ª Edición (Nilson, Arthur H. y Winter, George)
- LIBRO DE CIMENTACIONES PDF Cimentaciones: diseño y construcción; 1ª Edición (Tomlinson, M. J.)
- LIBRO DE CIMENTACIONES PDF Control de ejecución de estructuras (S. Meléndez, Y. Velazco)
- LIBRO DE CIMENTACIONES PDF Estabilidad de las construcciones (J. Creixell)
- LIBRO DE CIMENTACIONES PDF Tipos de cimbras, su proceso constructivo y cimentación (J. Rodriguez)
- LIBRO DE CIMENTACIONES PDF: Cálculo de estructuras de cimentación (Calavera J.)