Monografia de cimentaciones armadas

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    11-Nov-2014

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  • 1. 0 Ao del Centenario de Machu Picchu para el Mundo MODALIDAD DE TITULACION TEMA : CIMENTACIONES ARMADAS CARRERA : TECNICO EN EDIFICACIONES ALUMNO: - ALARCON SILVA.FRANKLIN JONATHAN LIMA PER NOVIEMBRE - 2013
  • 2. 1 -A Dios Por la sabidura e inteligencia que me da da a da. -A mis queridos padres Por su apoyo incondicional y el esfuerzo diario que realizan por brindarme una buena educacin.
  • 3. 2 AGRADECIMIENTO A todas aquellas personas con sed de conocimiento y deseos de superacin, que leen hoy estas pginas y premian el esfuerzo de este trabajo. Agradecemos en primer lugar, al ser Supremo, nico dueo de todo saber y verdad, por iluminarnos durante este trabajo y por permitirnos finalizarlo con xito; y en segundo lugar, pero no menos importante, a nuestros queridos padres, por su apoyo incondicional y el esfuerzo diario que realizanpor brindarnos una buena educacin. Los esfuerzos mayores, por ms individuales que parezcan, siempre estn acompaados de apoyos imprescindibles para lograr concretarlos. En sta oportunidad, nuestro reconocimiento y agradecimiento a mis profesores; por su oportuna, precisa e instruida orientacin para el logro del presente trabajo.
  • 4. 3 NDICE CARATULA. 0 DEDICATORIA.................................................................................................................. ................................. 1 AGRADECIMIENTO.......................................................................................................................................... 2 INDICE....................................................................................................................... ......................................... 3 INTRODUCCIN....5 1. CIMENTACIONES ARMADAS..... 6 1.1. TIPOS PRINCIPALES DE SUELOS............................................................................................................. 7 1.2. TCNICAS PARA LA INVESTIGACIN EN EL SUBSUELO...................................................................... 8 1.3. TIPO DE CIMENTACIONES Y MODO DECONSTRUCCIN.................................................................... 8 2. NORMATIVA................................................................................................................ ................................. 8 3. TIPOS DE CIMENTACIONES ARMADAS.................................................................................................. 9 3.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES........................................................................................................... 9 3.1.1 VIGA DE CIMENTACION..............................................................................................................................10 3.1.2 VIGA FLOTANTE........................................................................................................................................... 20 3.1.3EMPARRILLADO............................................................................................................................................ 26 3.1.4 ZAPATAS........................................................................................................................ ............................... 29 3.1.4.1 Zapata aislada cuadrada.................................................................................................................. 30 3.1.4.2 Zapata corrida..................................................................................................... ..................................... 39 3.1.4.3 Zapata medianeria.................................................................................................................................... 42 3.1.4.4 Zapata de combianda................................................................................................................................ 44 3.1.4.5 Zapata contina...................................................................................................... .................................. 3.1.4.6 Zapata esalonada..................................................................................................... ................................. 3.1.6 LOSAS DE CIMENTACIN........................................................................................................................... 48 3.2 CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS........................................................................................................ 55 3.2.1. Pozos de cimentacion.................................................................................................................................. 55 3.3 CIMENTACIONES PROFUNDAS................................................................................................................. 59 3.3.1 PILOTES....................................................................................................................................................... 59
  • 5. 4 3.3.1.1 Funcin de los pilotes.............................................................................................................................. 59 3.3.1.2 Tipos de pilotes...................................................................................................................... ................... 60 3.3.1.2.1 Clasificacin.......................................................................................................................................... 60 3.3.1.2.1.1 Pilotes de hormign.............................................................................................. ............................. 60 3.3.1.2.1.2 Pilotes de acero.......................................................................................................... ........................ 62 3.3.1.3 Instalacin de pilotes............................................................................................................................... 65 3.3.1.3.1 Equipo para el hincado de pilotes................................................................................. ........................ 65 3.3.1.4Martillos de impacto....................................................................................................................... ......... 66 3.3.1.5Comportamiento de los pilotes con cargas verticales.............................................................................. 67 3.3.1.5.1 Pruebas de carga en los pilotes.................................................................................... ........................ 68 3.3.1.5.2 Grupos de pilotes.................................................................................................................................. 68 3.3.1.6 Eleccin del tipo de pilote.......................................................................................... .............................. 68 3.3.1.7 Fabricacin.......................................................................................................... .................................... 69 3.3.1.8 Hinca........................................................................................................................ ................................ 69 3.3.1.9 Juntas....................................................................................................................................................... 69 3.3.1.10 Control............................................................................................................. ...................................... 70 3.3.1.10.1 Control en fbrica.................................................................................................. ............................. 70 3.3.1.10.2 Control en obra................................................................................................................................... 70 3.3.1.2 Obra singulares.............................................................................................................. .......................... 71 3.3.1.3Caractersticas tcnicas............................................................................................................................ 71 3.3.2ENCEPADOS................................................................................................................................................. 72 3.3.3 MUROS DE CONTENCIN........................................................................................................................... 79 3.3.3.1. Muro melusa........................................................................................................................................... 80 3.3.3.2. Muros de contrafuertes........................................................................................................................... 86 3.3.3.3. Muro de sotano....................................................................................................................................... 90 3.3.3.4. Muro pantalla......................................................................................................................................... 94 3.3.3.5. Muro por pilotes...................................................................................................................................... 97 CONCLUSIONES................................................................................................................. .............................. 98 BIBLIOGRAFA......................................................................................................................................... ........ 99
  • 6. 5 INTRODUCCIN La cimentacin de la edificaciones, puede ser superficial y profundas (1) , y a la vez armadas y sin armadura. Dentro de las cimentaciones simples ( sin armadura) por ejemplo podemos nombrar a las cimentaciones de concreto ciclpeo, como son los cimientos corridos. Las cimentaciones armadas, son aquellas que por condicin de diseo, nenecitab de concreto armado. Los cimientos en toda vivienda constituyen la parte ms importante de la construccin, ya que sern los encargados de recibir las cargas de los muros y transmitirlas en forma eficienteal terreno. Pero cuando la edificacin debe ser capaz de resistir los movimientos ssmicos sin deteriorarse, la cimentacin debe estar capacitada para resistir adems, cargas horizontales y cargas del tipo de las que producen los asentamientos diferenciales tpicos en terrenos bajo accin de sismos. Para realizar los cimientos debemos tener en cuenta el tipo de terreno en el cual se va a apoyar la estructura de la vivienda, para que sta no vaya a quedar sobre rellenos o terrenos no aptos para construir y que en el futuro puedan presentar asentamientos diferenciales los cuales son difciles de corregir. En esta gua, encontrar las recomendaciones mnimas para la construccin de los cimientos y desages, lo mismo que la forma de colocar el acero y los estribos de acuerdo a las recomendaciones de la Norma Colombiana de Diseo y Construccin Sismo resistente NSR- 98. En esa norma encontramos las dimensiones de ancho y altura mnima que debe tener una viga de cimentacin para las viviendas de uno o dos pisos, y que son de carcter obligatorio en todo el territorio nacional. La gua va dirigida a personas con alguna experiencia en construccin, ya que en ella solo tenemos en cuenta los procesos de ejecucin de
  • 7. 6 cimientos para las viviendas de uno y dos pisos; no se tratar el tema de fundaciones ni de desages para otro tipo de edificaciones. (1) De acuerdo al RNE Norma E-050 1. Cimentaciones Armadas Las cimentaciones armadas ( de concreto armado) El cimiento armada es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas al terreno. Debido a que la resistencia y rigidez del terreno suelen ser inferiores a las de la estructura, la cimentacin posee un rea en planta muy superior a la suma de las reas de todos los pilares y muros portantes (Estructura vertical). Los cimientos por tanto sern por lo general piezas de volumen considerable con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Se construyen en hormign armado y en general se emplear Hormign de calidad relativamente baja ya que no resulta econmicamente interesante el empleo de Hormigones de resistencias mayores. Para poder realizar una buena cimentacin es necesario un conocimiento previo del terreno en el que se va a construir la estructura. Aqu vamos a realizar una pequea introduccin sobre el suelo y la Roca. Los trminos roca y suelo, tal como se usan en la ingeniera civil, implican una clara distincin entre dos clases de materiales de cimentacin. Se dice que roca es un agregado natural de granos minerales unidos por grandes y permanentes fuerzas de cohesin. Por otra parte, se considera que suelo es un agregado natural de granos minerales, con o sin componentes orgnicos, que pueden separarse por medios mecnicos comunes, tales como la agitacin en el agua. El ingeniero para preparar un proyecto debe saber cules son los materiales que estn presentes y qu propiedades poseen, este conocimiento se adquiere, parcialmente, consultando libros, pero sobre todo, extrayendo, examinando y tal vez probando muestras que considere representativas de los materiales. En la ingeniera de las cimentaciones, la experiencia es un factor inapreciable. La correcta clasificacin de los materiales del subsuelo es un paso importante para cualquier trabajo de cimentacin, porque proporciona los primeros datos sobre las experiencias que puedan anticiparse durante y despus de la construccin. El detalle con el que se describen, prueban y valoran las muestras, depende del tipo de estructura que se va a construir, de consideraciones econmicas, de la naturaleza de
  • 8. 7 los suelos, y en cierto grado del mtodo con el que se hace el muestreo. Las muestras deben describirse primero sobre la base de una inspeccin ocular, y de ciertas pruebas sencillas que pueden ejecutarse fcilmente tanto en el campo como en el laboratorio clasificando el material en uno de los grupos principales. Las estructuras de cimentacin son, con frecuencia, elementos tridimensionales, en ocasiones elementos lineales, por ejemplo las vigas de cimentacin. 1.1. Tipos principales de suelos Los trminos principales que usan los ingenieros civiles para describir suelos son: grava, arena, limo y arcilla. La mayor parte de los suelos naturales se componen por la mezcla de dos o ms de estos elementos, y pueden contener por aadidura material orgnico parcial o completamente descompuesto. A las gravas y las arenas se les llama suelos de grano grueso, y a los limos y a las arcillas suelos de grano fino. La distincin radica en que puedan diferenciarse las partculas a simple vista. Laspartculas que tienen un tamao mayor que aproximadamente 5 mm se clasifican como grava. Sinembargo, si el dimetro excede de aproximadamente 200 mm, se aplica usualmente el nombre de boleo. Si los granos son visibles a simple vista pero menores a 5 mm el suelo se describen como arena, esta puede ser gruesa, mediana y fina. La resistencia en estado seco proporciona una base para distinguirlos. Se moldea un pequeo prisma de suelo que se deja secar al aire. Luego se rompe y tomando un fragmento de aproximadamente 3 mm se aprieta con el pulgar y el ndice. El esfuerzo necesario para romper el fragmento proporciona una base para describir su resistencia como muy baja, baja, media y alta o muy alta. Un fragmento de arcilla puede romperse solamente con un gran esfuerzo, mientras que uno de limo se rompe fcilmente. Ejecutando las pruebas pertinentes de clasificacin y determinando las propiedades ndice correspondiente, el ingeniero adquiere medios para describir con precisin un suelo dado sin usar descripciones verbales que estn sujetas a malas interpretaciones debido a la vaguedad de la terminologa. Las propiedades del suelo en conjunto, dependen de la estructura y disposicin de las partculas en la masa del suelo. Aunque comnmente se usan las propiedades de los granos para fines de identificacin, el ingeniero debe saber que las propiedades del terreno en conjunto tienen una mayor influencia en el comportamiento desde el punto de vista tcnico del suelo. El ingeniero especialista en cimentaciones tambin debe conocer las propiedades hidrulicas de los suelos. Si, por ejemplo, en la construccin de una cimentacin se requiere abatir el nivel de agua fretica,
  • 9. 8 el ingeniero deber estar informado con respecto a las propiedades hidrulicas y las caractersticas de drenaje de los materiales del subsuelo. Se dice que un material es permeable, cuando contiene huecos o intersticios continuos. Todos los suelos y todas las rocas satisfacen esta condicin habiendo grandes diferencias en el grado de permeabilidad de los diferentes materiales trreos. En general el coeficiente de permeabilidad se incrementa al aumentar el tamao de los intersticios, que a su vez crece al aumentar el tamao de los granos. El nivel que toma el agua en los pozos de observacin hechos en los depsitos de suelos se conoce con el nombre de nivel del agua subterrnea, superficie libre del agua, o bien nivel fretico. Las caractersticas de esfuerzo-deformacin de un suelo o de una roca, determinan el asiento que una estructura dada puede experimentar. Los asentamientos de las estructuras construidas sobre mantos de arcilla blanda, que algunas veces estn enterrados profundamente debajo de materiales ms resistentes y menos compresibles, pueden producirse lentamente y alcanzar grandes magnitudes. La relacin entre la presin vertical, el asentamiento y el tiempo, se investigan en el laboratorio por medio de una prueba de compresin confinada. 1.2. Tcnicas para la investigacin en el subsuelo Para que el ingeniero pueda proyectar una cimentacin inteligente, debe tener un conocimiento razonable de las propiedades fsicas y disposicin de los materiales del subsuelo. A las operaciones de campo y de laboratorio necesarias para obtener esta informacin esencial se les llama exploracin del suelo o programa de exploracin. El mtodo que ms se adapta a una variedad de condiciones consiste en hacer sondeos en el terreno y extraer muestras para su identificacin y, en algunos casos, para hacerles pruebas. Despus de que se han conocido mediante sondeos preliminares las caractersticas generales de los materiales del subsuelo, puede ser adecuado un programa ms extenso de sondeo y muestreo. O puede resultar ms efectivo investigar la consistencia o la compacidad relativa de las partes ms dbiles del deposito, por medio de pruebas de penetracin u otros mtodos directos que no requieren muestreo. 1.3. Tipo de cimentaciones y modo de construccin Las cimentaciones de la mayor parte de las estructuras se desplantan debajo de la superficie del terreno. Por lo tanto, no pueden construirse hasta que se ha excavado el suelo o roca que est por encima del nivel de las cimentaciones. Ordinariamente el ingeniero especialista en cimentaciones no se encarga de elegir el equipo de excavacin en un lugar dado, ni de disear el apuntalamiento, si se necesita. Sin embargo, generalmente es obligacin del ingeniero aprobar o recusar el procedimiento de construccin propuesto por el constructor y revisar el proyecto del apuntalamiento.
  • 10. 9 En los suelos permeables para hacer excavaciones por debajo del agua fretica, usualmente se requiere desaguar el lugar antes o durante la construccin. 2. Normativa Respecto al dibujo de construccin no existe una normativa clara y aplicable siendo recomendable el uso de la NTE, en este caso la especfica de cimentaciones incluyendo stas aparte de los parmetros de clculo de las mismas, tambin detalles para su representacin en plano. Para detalles especficos lo ms usual es acudir a libros especficos sobre construccin en los que estarn representados detalles generales como los que se incluyen en este trabajo. 3. TIPOS DE CIMENTACIONES ARMADAS
  • 11. 10 3.1 Cimentaciones superficiales: Cuando a nivel de la zona inferior de la estructura, el terreno presenta caractersticas adecuadas desde los puntos de vista tcnico y econmico para cimentar sobre l, la cimentacin se denominar superficial o directa. Las cimentaciones superficiales estarn constituidas por zapatas, vigas y placas, o por combinaciones de estos elementos. Estas caractersticas del terreno son fundamentales a la hora de la eleccin de la cimentacin. La influencia del tipo de edificio a ejecutar tambin es importante en la seleccin de la cimentacin. Las caractersticas ms importantes de los edificios a la hora de la cimentacin pueden ser: a) Existencia de stanos a) Edificios ligeros de poca altura: se usar cimentacin superficial b) Edificios de poca altura: losas, pilotaje c) Edificios de gran altura: Cimentaciones profundas o losas de cimentacin Antes de la seleccin de la cimentacin, y como parte previa a la redaccin del proyecto, debe realizarse un estudio geotcnico del terreno que en sus conclusiones debe recomendar los tipos de cimentaciones ms adecuados. Como caractersticas principales una zapata debe cumplir: a) Conduccin de las cargas al terreno a travs de los elementos estructurales. b) Reparto uniforme de las cargas para que no se superen las tensiones superficiales del terreno. c) Deben limitarse los asientos de la estructura a los mximos admisibles por sta, y evitar asimismo los asientos diferenciales. d) Las cimentaciones deben quedar ocultas. En el caso de edificios industriales el modo de seleccin de las cimentaciones no difiere del resto de las edificaciones, siendo incluso en muchos casos un factor decisivo a la hora de decidir el emplazamiento de la industria, pues un coste muy elevado por las malas caractersticas del terreno encarecera demasiado el proyecto. El tipo de cimentacin ms usado en proyectos industriales es la zapata en sus diversas variantes. No se desestimar en caso necesario el uso de losas e incluso, en casos muy desfavorables del terreno, cimentaciones profundas como pilotes. 3.1.1 Viga de cimentaciones: INTRODUCCION: Son utilizadas en suelos con capacidad portante baja o pocos resistentes, sirve para integrar linealmente la cimentacin de varias columnas formando mallas si son en ambas direcciones (x,y). Se entiende por viga de cimentacin aquella sobre la que apoyan tres o ms pilares. De nuevo aqu la seccin transversal puede ser rectangular o bien adoptar la forma de T invertida con economa de hormign y hacer, pero con un mayor coste de encofrados y mano de obra. La tendencia actual es hacia
  • 12. 11 secciones rectangulares, salvo en grandes cimentaciones, en la que la formas ms complicadas pueden compensar desde un punto de vista econmico. COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA El principio fundamental de la viga de cimentacion es uniformizar la rigidez del suelo con la de la estructura con la finalidad de soportar las cargas de la estructura sobre las VC. El uso de las VC disminuyen los asentamientos diferenciales en el suelo. Es muy utilizado el diseo de estructuras con muros de ductilidad limitada. .= ( CASOS DE ESFUERZOS ESFUERZO UNIFORME qt )
  • 13. 12 ESFUERZO NO UNIFORME qt Se debe asumir la flexibilidad del suelo para realizar el diseo. Mtodos de solucin: Barra de Winckler Elementos finitos Matriciales CONSTRUCCION DE VIGA DE CIMENTACION INTERPRETAR PLANOS ESTRUCTURALES En ellos puede ver dimensiones, localizacin, armadura con sus dimetros, distancias y flejes. Tambin figuran. Los anclajes entre viga y viga y columnetas. SELECCIONAR HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MATERIALES NECESARIOS: manguera de agua - tubo doblador o llave - palas- maceta - grifo - bichiroque - nivel de manguera - nivel de burbuja - hilos - lpiz - flexmetro - serrucho - mango sierra - escuadra - chuzo de vibrar -maceta de caucho - Llana de madera. Los equipos necesarios son: Caneca de55 galones - carretilla - baldes - concentradora -banco de corte y doblado de hierro. Los materiales que requiere son:
  • 14. 13 Madera aserrada (tablas de formaleta y listonera) - hierro en varilla (dimetros especificados segn planos) liso o corrugado - alambre dulce No. 18 - puntilla 2" 2 1/2" y 3" - arena - gravilla -cemento - agua aceite quemado. Recuerde las precauciones de seguridad con el manejo de herramientas de corte - Cuide sus ojos Un sitio de trabajo limpio es un lugar seguro PREPARAR SITIO DE TRABAJO Debe tener muy en cuenta la herramienta que necesitar y el estado en el que se encuentra. Tambin la calidad ptima de los materiales de ro, el cemento, el hierro y el agua. Estos deben estar en condiciones ptimas como los vio en la cartilla de mezclas. Por ltimo limpie y ordene el sitio de trabajo dejando todo listo para comenzar la tarea. MEDIR, CORTAR Y FIGURAR HIERRO Con base en las especificaciones que dan los planos estructurales proceda a medir y cortar el hierro principal y de flejes de las vigas. Figure los flejes con el tubo doblador. La Armadura est dada por el peso de la edificacin, la firmeza del suelo y por la zona de riesgo ssmico Ejemplo: Si va a sobrecimentar en concreto reforzado un cuarto que tiene 6 x 6 metros largo y .15 x .20 metros de dimensin encontrar lo siguiente
  • 15. 14 Estos dos detalles indican la forma en que estn organizados, su distribucin, dimetro, distanciamiento, altura, ancho, y por lo tanto el recubrimiento de hierro. Luego consulte el cuadro de despiece donde se indica la forma, longitud, dimetro y cantidad No. de varillas Longitud Forma de la Varilla 8 " 5,90 8 3/8" 5,90 Para flejes: El largo ser igual a la resta de la altura y ancho de la viga menos 2.5 cms a cada lado de cada una de ellas. Esto es el revestimiento. O sea, la altura: .20 .05=.15 mts x 2=.30 y el ancho +>.50+.16 de ganchos .15 - .05-.10 mts x 2=.20 Sumamos: 0.30 m +0.20 m+0.16 m (gancho)=0.66 mts de largo. O sea que 0.66 metros es la medida de varilla a cortar para los flejes. Tiene 4 vigas de 5,90 m cada una. Su longitud total es 5,90m X 4=23,60 m.
  • 16. 15 Divide este resultado por 0,20 cm. y sabe el nmero de flejes: 23,60/ 0,20 =118 flejes. Cada fleje tiene 0,66m de longitud 0,66 m X 118 flejes r=66,88m Divida sta cifra por la longitud de la varilla 66,8m = que aproxima a 12 6m Esta es la cantidad de varilla 1/4' que necesita para hacer los estribos. A medida que se forma el gancho se va sacando el tubo para facilitar su forma y su trabajo FIGURADO DE HIERRO Adems de utilizar el tubo como herramienta para figurar varillas, existen otros medios como es la llave o grita, mquina elctrica, etc. ARMAR CANASTAS DE VIGAS Y COLUMNETAS Parta el alambre dulce No. 18, y con el bichiroque o gancho de amarrar, arme a canasta. Use una gua de 20 cm. para localizar los flejes.
  • 17. 16 Se debe tener a precaucin de dejar el gancho del fleje alternando entre uno y otro hierro principal, y amarrar con alambre en todos los puntos de contacto. TRASLADAR Y EMPLAZAR LA ESTRUCTURA Lleve la armadura al sitio. Colquela sobre el cimiento ciclpeo. Con base en el eje marcado sobre ste realice los empalmes entre vigas, en "L' o en "T". CONTROL No. 2 Se debe tener en cuenta la localizacin de las columnetas. Estas deben quedar ancladas a la viga en todos los sitios donde los muros necesiten ser confinados. ANCLAR COLUMNETAS
  • 18. 17 Las columnetas van ancladas o amarradas a la viga de cimentacin Este anclaje se debe hacer en el momento de colocar la canasta de cimentacin en los sitios que indica el plano. Tenga en cuenta que el hierro debe: . Estar limpio . Quedar embebido completamente en el concreto . Tener suficiente longitud de anclaje en las uniones de vigas entre s y en las uniones de vigas con columnas. . Tener longitudes de traslapo adecuadas . Las varillas de refuerzo verticales de las columnas terminar en un gancho de 90 grados (en escuadra) MEDIR Y CORTAR MADERA La viga se conforma con madera seca y recta. Es conveniente impregnar con aceite quemado la cara que da con el concreto, de tal manera que no se adhiera y suelte fcilmente. Para ello utilice la brocha. Mida las distancias dejando los anchos libres de viga en la tabla. Trace con lpiz y escuadra Al realizar determinada labor recuerde emplear el equipo y las herramientas apropiadas I. TRASLADE Y LOCALICE FORMALETA
  • 19. 18 Localice la formaleta teniendo como gua el eje de la viga. Luego clave trozos de listn por la parte superior de la formaleta para que el ancho de la viga se mantenga uniforme. CLAVAR Y ARRIOSTRAR CONJUNTO Clave y asegure el conjunto de la formaleta de tal manera que resista el empuje lateral del concreto en el vaciado. Para clavar coloque riostras y elementos diagonales asegurados a la base del cimiento ciclpeo o al suelo. No olvide verificar la localizacin con respecto al eje, el plomado de los tableros o listeros y el nivel requerido. VERIFICAR CONJUNTO DE ESTRUCTURA Y ENCOFRADO Antes del paso siguiente, es importante que verifique lo realizado hasta el momento. Con respecto a la estructura. El hierro debe ser el indicado en los planos Estar completamente amarrado en los anclajes entre vigas (esquinas o en "T"), vigas con columnetas, traslapos y en los puntos de contacto de los flejes o estribos. Los traslapos deben ser suficientes. Si no los tiene, coloque bastones. Las vigas y columnetas deben estar localizadas con respecto a los ejes. Coloque vientos o amarras con alambre desde la canasta de la columneta al piso. Asegrelos con estacas hasta que queden verticales.
  • 20. 19 Levante las canastas del piso con piedras para que queden embebidas completamente en el concreto. Unos minutos de revisin evitan complicaciones posteriores Encofrar es organizar, nunca improvisar Con relacin al encofrado: Debe estar localizado con respecto a los ejes Los tableros o testeros deben estar a plomo Verifique el nivel de todo el conjunto Revise su rigidez. Si presenta movimiento, coloque ms riostras. Asegrese que no haya sitios de fuga o escapes del concreto. Si los hay tpelos con trozos de madera o papel. ENCOFRAR ES ORGANIZAR, NUNCA IMPROVISAR Como los encofrados tienen una funcin temporal debe existir la posibilidad de quitarlos fcilmente sin causar daos a la construccin recientemente fundida o al material del encofrado. Un uso exagerado de puntilla para asegurar los elementos entre s es muy perjudicial para la resistencia del encofrado y su utilizacin posterior. La puntilla no debe clavarse por completo para poder extraerla fcilmente en el momento de desencofrar PREPARAR, TRANSPORTAR Y VACIAR CONCRETO Para vigas de cimentacin debe utilizar concreto en proporcin 1:2:3. Si tiene dudas, revise la unidad de mezclas. Se recomienda la utilizacin de impermeabilizacin integral, con aditivos cuya dosificacin la dan los fabricantes del producto. Esta impermeabilizacin se utiliza cuando la viga cumple la funcin adicional de sobrecimiento. VIBRAR Y COMPACTAR CONCRETO Con la ayuda del chuzo o varilla de 0 1/2" 0 5/8" y de palustre pequeo vibre el concreto para que penetre por toda la armadura y ocupe todos los espacio del encofrado o formaleta. Con martillo de caucho o mazo de madera, golpee los tableros para ayudar al vibrado. Los golpes deben ser sucesivos pero no en exceso.
  • 21. 20 NIVELAR CORONA DE VIGA Con el palustre nivele el concreto en la viga, de tal manera que quede a ras del encofrado para obtener el nivel requerido. DESENCOFRAR Y CURAR HORMIGON. Cuando el concreto haya endurecido ms o menos 24 horas dependiendo de la humedad del medio, puede desencofrar sin daar el concreto. Luego roce con agua para mantener hmeda la viga durante los 5 das siguientes 3.1.3 Viga flotante:
  • 22. 21 DEFINICION: La viga flotante es un elemento de cimentacin longitudinal y de seccin rectangular que se utiliza para cimentar soportes verticales en los casos en que se encuentran muy cercanos los unos de los otros, y resulte ms cmodo y econmico ejecutar una cimentacin comn para todos ello LIMITACIONES DE LAS VIGAS FLOTANTES: De las cargas: Las cargas de dos soportes contiguos cualesquiera no diferirn entre s ms del 20 % de la mayor. De las luces: A efectos de esta NTE no se consideran vigas de un solo vano. Las luces de dos vanos adyacentes cualesquiera no diferirn entre s ms del 20 % de la mayor. Del suelo: Se exigir una profundidad del plano de apoyo de cimentacin no inferior a 80 cm .Se precisa un estudio especial cuando el informe geotcnico indique la existencia de capas del terreno de consistencia ms blanda que las superficiales, a profundidad inferior a 2A (siendo A el ancho de la viga) por debajo del plano de apoyo de la viga. FORMA DE TRABAJO DE LA VIGA FLOTANTE
  • 23. 22 ARMADURAS ARMADURA TRANVERSAL:
  • 24. 23 ARMADO EN TRAMO EXTREMO DE VIGA: ARMADO EN TRAMO INTERMEDIO DE VIGA:
  • 25. 24 ENCUENTRO DE VIGA FLOTANTE CON PILAR: HORMIGONADO DE LA VIGA:
  • 26. 25 EJEMPLO DE CIMENTACION POR VIGA FLOTANTE. (ARMADO CARACTERISTICO DE LA VIGA EN DOS PORTICOS):
  • 27. 26 3.1.3Emparrillado: GENERALIDADES Denominaremos emparrillados a las estructuras formadas por dos o ms familias de nervios de alma llena o calada interconectados en sus puntos de cruce de modo garantizar en dichos puntos la igualdad de desplazamientos de todos los nervios concurrentes. En el caso de estructuras para entrepisos, los emparrillados rematan superiormente en una superficie destinada a recibir las cargas de utilizacin. Como veremos enseguida, esta superficie puede tener funciones estructurales que van mucho all de crear una superficie transitable entre nervios.
  • 28. 27 En forma arbitraria, en el caso de estructuras de hormign estructural dejaremos de hablar de estructuras aligeradas (p.e. losas casetonadas) para hablar de emparrillados cuando los nervios presenten armaduras de alma (corte y torsin). Si bien gran parte de lo que se dir en los prrafos siguientes es de validez general, estas notas estn orientadas principalmente a estructuras de hormign armado in situ. Mientras no se aclare lo contrario los razonamientos que siguen estarn referidos a cargas uniformemente distribuidas sobre el entrepiso. TRAMAS O MALLAS Los nervios de los emparrillados pueden presentar diferentes disposiciones de acuerdo fundamentalmente a la forma de la planta a cubrir y a las condiciones de apoyo. A efectos de poder referirnos a ellas ms adelante, y de contar con un panorama de tramas, en la Figura 6.1 se muestran algunas de las disposiciones ms usuales. En la figura anterior faltara alguna referencia a nervios que siguieran en forma aproximada las trayectorias de los momentos principales (Figura 5.2). Como veremos ms adelante, estas disposiciones presentan ventajas estructurales muy interesantes pero en trminos econmicos estas ventajas no alcanzan a compensar los mayores costos originados en la ejecucin de geometras complejas.
  • 29. 28 DISPOSICIONES DE NERVIOS DE ACUERDO A LA FORMA DE LA PLANTA Y A LAS CONDICIONES DE APOYO Plantas Cuadradas o Casi Cuadradas con Apoyos Simples en los Cuatro Bordes Si pensamos a los emparrillados como estructuras generadas a partir del aligeramiento de elementos macizos, se hace evidente la conveniencia de analizar y comprender el comportamiento de las losas llenas como paso previo al anlisis y la comprensin del comportamiento de los emparrillados. En este sentido toma inters el dedicar algn espacio al anlisis de la losa llena cuadrada y al comportamiento de los emparrillados que de ella se derivan a travs de un proceso de aligeramiento. En la Figura 6.2 se muestran diagramas de momentos y reacciones correspondientes a una losa istropa cuadrada. De su observacin surge que: - En el centro los momentos flectores son positivos independientemente de la direccin que se analice - Los momentos flectores segn direcciones paralelas a los lados presentan siempre valores positivos - Los momentos flectores segn las diagonales presentan valores negativos al acercarse a las esquinas - Los momentos flectores sobre las diagonales en direcciones normales a ellas son siempre posivos con valores importantes en las cercanas de los vrtices (del orden o superiores a los del centro del tramo dependiendo del coeficiente de Poisson). Figura 6.4 En la Figura 6.4 se han representado dos emparrillados de planta cuadrada, simplemente apoyados en su contorno que tienen aproximadamente igual longitud total de nervios sometidos a la accin de una carga uniforme de valor p. El caso a) corresponde a una trama paralela a los lados mientras que el b) representa una trama oblicua o diagonal. Ambos emparrillados han sido calculados suponiendo rigidez torsional nula. Comparando los diagramas de momentos flectores con los correspondientes a una placa llena (Figura 6.2) se observa que: - En el emparrillado con trama diagonal los momentos podran obtenerse en forma aproximada multiplicando los momentos por metro de ancho que se producen en la placa por la separacin entre nervios. Indirectamente esto indica que al haberse adoptado una disposicin de nervios que sigue
  • 30. 29 aproximadamente las direcciones de los momentos principales el emparrillado, an sin presentar torsiones, manifiesta un comportamiento asimilable al de la placa llena. - En el emparrillado con malla paralela a los lados los momentos son significativamente mayores (del orden del doble) que los que se obtendran aplicando un procedimiento como el indicado en el prrafo anterior. Esto pone de manifiesto que, al apartarse la trama de la trayectoria de los momentos principales y al no presentar los nervios una rigidez torsional significativa, el comportamiento del emparrillado se aleja del de la placa llena istropa. En la etapa de predimensionado y tambin para controlar clculos ms ajustados resulta til el poder estimar solicitaciones en emparrillados a partir de tablas o bacos disponibles en la bibliografa para el clculo de placas5. Comparando los resultados del clculo de emparrillados de planta rectagular con trama paralela (rectangular o cuadrada) de nervios con los obtenidos en clculos aproximados realizados mediante el uso de tablas para losas orttropas sin rigidez torsional6 se concluye que este procedimiento conduce a valores altamente satisfactorios. En particular, para el caso de la Figura 6.4.a, el clculo por analoga con una losa orttropa sin rigidez torsional conduce a un resultado para el momento en el punto medio del nervio central de: 0.076 pa2 1, es decir, coincidente con el clculo exacto del emparrillado. Cualquiera sea el material de los nervios (hormign o acero de alma llena o calada), la superficie de trnsito suele estar constituida por una losa de hormign armado (in situ o parcialmente premoldeada) por lo que, para momentos flectores positivos los nervios se comportan siempre como vigas T resultando por lo tanto altamente eficientes. No ocurre lo mismo al actuar momentos negativos7 por lo que los nervios suelen requerir algn tipo de refuerzo inferior en estos sectores. Los momentos flectores negativos son muy comunes en emparrillados que presentan lados continuos y en tramas oblicuas en las que, como ya se ha visto, estos momentos aparecen an cuando el contorno se encuentre simplemente apoyado. Para no sobredimensionar los nervios se recurre en estos casos a refuerzos locales en las zonas de momentos negativos. En estructuras de hormign armado estos refuerzos pueden consistir en ensanchamientos localizados del alma (Figura 6.5) o bien en macizamientos de los casetones ubicados en las zonas de momentos negativos (Figura 6.6). Constructivamente el macizamiento resulta la solucin ms sencilla y esta facilidad constructiva suele compensar el mayor volumen necesario en su ejecucin. Desde el punto de vista estructural la trama diagonal resulta ms eficiente pues, a igualdad de longitud total de nervios, en ella se desarollan menores momentos mximos. Sihubiramos hecho un anlisis similar en trminos de rigideces veramos que, a igualdad de longitudes totales de nervios y de momentos de inercia de los mismos, la trama diagonal conduce a menores deformaciones lo que, conjuntamente con la menor magnitud de los momentos flectores, permite utilizar menores secciones resistentes.
  • 31. 30 Figura 6.5 Figura 6.6 3.1.4Zapata: Se trata de la solucin ms usada, debido a que es la ms econmica, de ms fcil ejecucin y adaptarse bien a terrenos resistentes. Es adems una solucin interesante para luces importantes. Una zapata es una ampliacin de la base de una columna o muro que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presin adecuada a las propiedades del suelo. A las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o zapatas aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama zapata corrida o zapata continua. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata combinada. Una forma especial de zapata combinada que se usa normalmente en el caso que una de las columnas soporte un muro exterior es la zapata en voladizo o cantilever. En las zonas fras, las zapatas se desplantan a una profundidad no menor que la penetracin normal de la congelacin. En los climas ms calientes, y especialmente en las regiones semiridas, la profundidad mnima de las zapatas puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacinales de humedad produzcan una contraccin y expansin apreciable del suelo. La elevacin a la que se desplanta una zapata depende del carcter del subsuelo, de la carga que debe soportar y del coste del cimiento. Generalmente la zapata se colocara a la altura mxima en que pueda encontrarse un material que tenga de forma estable la capacidad de carga adecuada. La excavacin de una zapata para hormign armado debe mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posicin correcta mientras seca el hormign. Para hacer esto en los suelos que contienen agua debe ser necesario bombear o instalar previamente un sistema de drenaje. La clasificacin de zapatas es muy amplia. Segn su forma de trabajo se puede clasificar como: aislada, combinada, corrida o continua y arriostrada o atada. Segn su forma en planta su clasificacin ser: rectangular, cuadrada, circular, anular o poligonal.
  • 32. 31 3.1.4.1 Zapata aislada cuadrada En este tipo de zapatas el elemento estructural que transmite los esfuerzos ser un pilar, pudiendo ser ste de hormign o metlico. El pilar arrancar siempre desde el centro geomtrico de la base de la zapata. En el caso de pilares de hormign armado se deber dejar una armadura vertical saliente de la zapata como armadura de espera para unin con la armadura del pilar, para que se produzca la transferencia de esfuerzos del pilar a la zapata. En el caso de pilares metlicos no se dispondr esta armadura de espera. Fig. 1 Armadura de una zapata Fig. 2 Esperas de la zapata
  • 33. 32 Fig. 3 Zapata Fig. 4 Zapata para pilar de hierro Fig. 5 Zapata para pilar de hierro
  • 34. 33 Fig. 7 Zapata aislada cuadrada
  • 35. 34 En la Fig. 8 se incluyen algunos comentarios a la representacin de la Fig. 7
  • 36. 35 Fig. 8 Zapata aislada cuadrada
  • 37. 36 El hormign de limpieza sern 10 cm. Los radios de doblado de las armaduras se determinarn segn norma de hormign (EHE). La armadura inferior o emparrillado debe distribuirse uniformemente en todo el ancho. La zapata se organiza en forma idntica si es rectangular, aunque en este caso el emparrillado deja de ser simtrico.
  • 38. 37 Fig. 10 3.1.4.1 Zapata aislada circular: Este tipo de zapatas no es de uso frecuente excepto en caso de edificaciones singulares o solucionesprefabricadas, pues el coste de la armadura sera elevado por la dificultad de su disposicin. El uso de zapatas circulares exige la necesidad de usar una geometra especial con canto variable y por tanto la necesidad de encofrado para su ejecucin in situ. Por estas causas su uso no es recomendable econmicamente excepto en los casos anteriormente mencionados. Dentro de las zapatas circulares encontraremos dos disposiciones distintas de armado: Zapata circular con armado circunferencial Zapata circular con armado con emparrillado El ngulo a 25 para mantener el hormign con su talud natural al vibrar.
  • 39. 38 Fig. 11 Zapata aislada circular
  • 40. 39 Fig. 12 Zapata aislada circular con armadura circunferencial
  • 41. 40 3.1.4.2 Zapata corrida: La zapata corrida es una zapata continua que servir como cimentacin generalmente a un muro de hormign armado. El elemento estructural que transmitir los esfuerzos a la cimentacin ser por tanto un muro. El muro transmitir una carga lineal a la zapata. Esta solucin es muy apta tanto para edificios residenciales como industriales con stanos que requieran de muros de contencin. Fig. 13 Zapata corrida soportando un muro de hormign armado
  • 42. 41 En los detalles a, b, c se puede observar la necesidad de acotar r1 como el recubrimiento lateral, R como doblado de la armadura para comenzar el anclaje y L3 la longitud de anclaje de esta armadura. El espesor del hormign de limpieza ser 10 cm. Segn la NTE (Norma Tcnica de la Edificacin) para una buena definicin en plano de una zapata continua deben darse las vistas necesarias para determinar todas las distancias y armaduras necesarias para un correcto montaje. En este ejemplo de acotacin de una zapata continua se han necesitado una seccin transversal para definir el canto h, el vuelo v, y las longitudes de anclaje L1, L2 y L4, el recubrimiento r2, el ancho del muro as como las distintas armaduras. La planta para definir el ancho a de la zapata no habiendo sido necesario definir el dimetro 6 de la armadura longitudinal del muro pues ste ya quedara definido en la seccin transversal. As mismo se realizarn todos los detalles necesarios en la forma indicada para cualquier aclaracin. Destacar que la longitud de la zapata quedar determinada por la longitud del muro viniendo esta especificada en sus planos correspondientes.
  • 43. 42 Fig. 14 Zapata corrida soportando un muro de hormign armado
  • 44. 43 3.1.4.3 Zapata de medianera: Se encontrar este tipo de zapatas en aquellos terrenos con medianera, y ante la imposibilidad de cimentar en el terreno colindante se tiene que descentrar el pilar colocndolo en un lado de la zapata. Debido a la excentricidad producida este tipo de zapatas, suele centrarse mediante una viga centradora con una zapata prxima, as se consiguen unas tensiones ms uniformes en su reaccin con el terreno. A continuacin se incluye un ejemplo de una zapata centrada con otra zapata aislada:
  • 45. 44 En este dibujo la zapata 1 corresponde a la zapata medianera, mientras que la 2 es una zapatacuadrada centrada cuya armadura se dispondr como en el ejemplo de la zapata aislada descrito anteriormente. Aqu se observa que se vuelven a dar dos vistas como son la planta y el alzado, as como una seccin transversal que corresponder a la seccin B-B, adems de una seccin transversal de la viga centradora para definir la disposicin de su armadura. Se deben dar los detalles necesarios. Las barras 1 apoyan directamente en la cara superior de la zapata, sin patilla. En la seccin A-A tambin deben indicarse los recubrimientos laterales superior e inferior de la viga (rl, r3, r2 respectivamente). Deber dejarse una distancia de desde la cara de la zapata hasta el primer estribo o cerco de la viga debiendo anotarse tambin en los planos. En este ejemplo esa distancia ser de 5cm. El hormign de limpieza sern 10cm. La viga centradora habra que definirla como cualquier otra viga, cosa que aqu no se ha realizado pues no se ha indicado la separacin entre estribos aunque s la dimensin de stos.
  • 46. 45 3.1.4.4 Zapata combinada: Este tipo de zapatas tiene la principal caracterstica de que llegan dos o ms pilares a la zapata: Fig. 16 Zapata combinada
  • 47. 46 Fig. 17 Zapata combinada
  • 48. 47 En este tipo de zapatas es imprescindible dar dos vista de planta, una incluyendo la armadura inferior y otra con la armadura superior, pues con una slo no quedara bien definida o no sera del todo aclaratorio. La armadura superior tiene como funcin evitar el punzonamiento de los pilares sobre la zapata, debido a la cercana de dos cargas puntuales y el consiguiente aumento del riesgo de Punzonamiento. En el alzado o en las vistas laterales habr que incluir la distancia desde el plano de la zapata al primer estribo del pilar: aqu 5 cm. En este caso tambin se incluir la distancia desde la armadura superior al plano superior de la zapata. El espesor del hormign de limpieza ser 10 cm. Hasta aqu seran los tipos ms significativos de dibujos en planos de zapatas. Si ahora se comparase con las mnimas dimensiones y anotaciones que exige la NTE se ver que no slo se cumplen esos mnimos sino que se intenta aclarar todo lo posible mediante detalles, secciones y aclaraciones escritas.
  • 49. 48
  • 50. 49 Consideraciones generales: En las zonas fras, las zapatas se desplantan comnmente a una profundidad no menor que la penetracin normal de la congelacin. En los climas ms calientes, y especialmente en las regiones semiridas, la profundidad mnima de las zapatas puede depender de la mayor profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una contraccin y expansin apreciable del suelo. La elevacin a la que se desplanta una zapata, depende del carcter del subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo del cimiento. Ordinariamente, la zapata se desplanta a la altura mxima en que pueda encontrarse en material que tenga la capacidad de carga adecuada. La excavacin para una zapata de concreto reforzado debe mantenerse seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posicin correcta mientras se cuela el concreto. Para hacer esto en los suelos que contienen agua puede ser necesario bombear, ya sea de crcamos o de un sistema de drenes instalado previamente. 3.1.6 Losas de cimentacin: Las losas de cimentacin son zapatas de gran tamao encargadas de repartir lo ms uniformemente posible las cargas al terreno. Sus principales caractersticas pueden ser: espesor reducido en funcin de sus otras dimensiones. Son tiles cuando la suma de las superficies de la zapata > 50% de la superficie de la edificacin. Se trata de una solucin cara por lo que su uso ser en terrenos con baja resistencia pues en terrenos heterogneos reducen asientos diferenciales. El ejemplo ms claro de losa de cimentacin ser:
  • 51. 50
  • 52. 51 No obstante ser necesario dar las vistas por dos secciones transversales A-A y B-B: Secciones transversales A-A y B-B
  • 53. 52 Fig. 21 Losa o placa de cimentacin
  • 54. 53
  • 55. 54 LOSAS
  • 56. 55 Consideraciones generales - Desventajas Cabe mencionar que entre ms grande sea la losa ms costosos resultan los procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser preferente una cimentacin a base de pilas o pilotes. El costo de construccin no es la nica desventaja de este tipo de cimientos, al estar en contacto con el suelo una gran rea de la losa, es necesario protegerla contra la accin de la humedad, la accin de los lcalis y la lixiviacin entre otros fenmenos indeseables para el buen funcionamiento de la cimentacin. - Drenaje, impermeabilizacin y proteccin contra la humedad Es casi inevitable que ocurran filtraciones de agua en los stanos de los edificios, ya que es precisamente esta parte de la construccin la que est en contacto directo con el suelo, ms an si consideramos los posibles defectos de la construccin. Tambin es importante el considerar las condiciones de aguas freticas del suelo al proyectar la profundidad de la excavacin necesaria para desplantar la losa o cajn de cimentacin. Si debe desplantarse por debajo del nivel fretico, deben tomarse precauciones especiales para evitar filtraciones importantes dentro de la estructura. En general se utilizan dos mtodos: la utilizacin de drenajes y la impermeabilizacin.
  • 57. 56 Drenajes: Los drenajes son bastante tiles cuando las filtraciones son pequeas ya que es fcil evacuar el agua acumulada a bajo costo, frecuentemente por gravedad, por medio de albaales o zanjas. Entre los drenes ms comunes estn los en zapatas y los de piso, los drenes en zapata se fabrican con tramos cortos de PVC con pequeas perforaciones que se tienden en zanjas cavadas a un lado de la base de la zapata para ser rellenadas posteriormente con material de filtro; los ltimos 30 cm de relleno se hacen con material menos permeable para evitar que se filtre el agua de la superficie. Los drenes de piso no son muy comunes sin embargo, es posible que hayan flujos de agua por debajo de la losa por lo que se aconseja el uso de drenaje. Estos drenes no debern conectarse a tubos de bajadas pluviales ni a drenes superficiales. Impermeabilizacin: Si la cantidad de agua que se colecta en los drenes es muy grande, es recomendable el uso de impermeabilizantes en el stano y permitir que la losa quede sujeta a la presin del agua fretica. Uno de los mtodos ms eficientes es el de membrana, que consiste en colocar una membrana de material asfltico cerca del exterior del edificio. El material asfltico se aplica en caliente y es bastante flexible y lo suficientemente dctil como para mantener su integridad en caso de que se presenten pequeos agrietamientos en la estructura. Para que la membrana sea totalmente efectiva debe cubrir en su totalidad la superficie de la estructura que est en contacto con el agua, para ello se requiere la construccin de un sub-piso sobre el cual se coloca la membrana antes de construir la losa como tal. Los muros y pisos que quedan dentro de la membrana estn sometidos a la accin de la presin del agua, por lo que deben disearse para soportar dichas acciones. Actualmente pueden utilizarse otros tipos de impermeabilizantes especiales o bien pueden usarse aditivos para disminuir la permeabilidad del concreto como el humo de slice y/o escorias de silicio. oluciones constructivas para la ejecucin d 3.2 Cimentaciones semiprofundas: 3.2.1 Pozo de cimentacin: Los pozos de cimentacin se plantean como solucin entre las cimentaciones superficiales (zapatas, losas etc.) y las cimentaciones profundas. La eleccin de pozos de cimentacin de un edificio cuando el firme se encuentra a una profundidad de 4 a 6 mts. Como se pozos de cimentaciones podemos indicar:
  • 58. 57 Estas soluciones con pozos rectangulares o circulares estn condicionadas por los medios manuales de excavacin, pudiendo alcanzar profundidades de 30 mts con medios mecnicos. Se puede observar cierta analoga, como se verms adelante, con los pilotes de gran dimetro. Las formas geomtricas adoptadas, segn la capacidad portante del terreno y sus situaciones respecto a la edificacin puede ser. Los pozos circulares suelen variar desde los 0.60m (dimensinmnima para permitir el acceso de un operario) hasta los 2m de dimetro. Generalmente, al producirse la accin lateral de las tierras sobre el pozo, impide el pandeo de este por lo se calcula como un soporte corto. Segn las solicitaciones, los pozos se pueden ejecutar de hormign armado, o de hormign en masa. De forma anloga a las zapatas, se deben disponer vigas de atado entre los pozos, para arriostra miento de los mismos, siendo criterio del proyectista como y cuando deben disponerse.
  • 59. 58
  • 60. 59 Otras cimentaciones semiprofundas: Micro pilotes Son una variante basada en la misma idea del pilotaje, que frecuentemente constituyen una cimentacin semiprofunda.
  • 61. 60 3.3Cimentaciones profundas: Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentacin para soportar las cargas aplicadas, o ms exactamente en la friccin vertical entre la cimentacin y el terreno. Por eso deben ser ms profundas, para poder proveer sobre una gran rea sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Este tipo de cimentacin se utiliza cuando se tienen circunstancias especiales: -Una construccin determinada extensa en el rea de austentar-. Una obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningn sistema de cimentacin especial. -Que terreno al ocupar no tenga resistencia o caractersticas necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas. Algunos mtodos utilizados en cimentaciones profundas son: 3.3.1 Pilotes Un pilote es un elemento de cimentacin de gran longitud comparada con su seccin transversal, que enterrado consigue una cierta capacidad de carga, suma de su resistencia por rozamiento con el terreno y su apoyo en punta. 3.3.1.1 Funcin de los pilotes Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantara normalmente una zapata o una losa de cimentacin, es demasiado dbil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material ms adecuado a mayor profundidad por medio de pilotes. Los pilotes son elementos estructurales con un rea de seccin transversal pequea, comparada con su longitud, y usualmente se instalan usando una piloteadora que tiene un martinete o un vibrador. A menudo se hincan en grupos o en filas, conteniendo cada uno suficientes pilotes para soportar la carga de una sola columna o muro. Las columnas con poca carga, pueden en algunos casos, necesitar un solo pilote. Sin embargo, ya que en las condiciones del trabajo de campo, la posicin real de un pilote puede quedar a varios centmetros de la posicin proyectada, difcilmente pueden evitarse las cargas excntricas. En consecuencia las cabezas de los pilotes aislados usualmente se arriostran en dos direcciones por medio de contratrabes. Si solo se necesitan dos pilotes las cabezas se unen con un cabezal de hormign, siendo arriostradas solamente en una direccin, perpendicular a la lnea que une los dos pilotes. Los grupos que contienen tres o ms pilotes estn provistos de cabezales de hormign reforzado y se consideran estables sin apoyarlos con contratrabes. Tambin pueden usarse pilotes verticales para resistir cargas laterales; por ejemplo, debajo de una chimenea alta sometida al viento. Comparada con la capacidad axial, la capacidad lateral es usualmente pequea. Cuando es necesario soportar grandes cargas laterales, pueden usarse pilotes inclinados. Las inclinaciones de 1 horizontal por 3 vertical representan aproximadamente la mayor inclinacin que puede
  • 62. 61 obtenerse con el equipo ordinario para el hincado. La economa favorece usualmente las menores inclinaciones, aunque tenga que usarse un mayor nmero de pilotes. Su utilizacin ser requerida cuando: a) Las cargas no pueden transmitirse al terreno con una cimentacin superficial b) Asientos imprevisibles pero existiendo terreno profundo resistente c) Cuando el terreno de cimentacin puede sufrir grandes variaciones (retraccin...) d) Estructuras sobre agua e) Cargas inclinadas f) Recalce de cimentaciones existentes La ejecucin de los pilotes ser de dos maneras: por hinca o por hormigonado in situ. Actualmente los pilotes alcanzan profundidades de 50 m o superiores y dimetros de 2 a 4 m, con cargas por encima de las 200 t. Si el estrato firme est muy profundo (>25 m) debern estudiarse otras alternativas (mejora y consolidacin del terreno, cimentaciones compensadas. Lo mismo cuando se trata de reas extensas poco cargadas (naves, almacenes...) 3.3.1.2 Tipos de pilotes 3.3.1.2.1Clasificacin Los pilotes se construyen en una gran variedad de tamaos, formas, y materiales para adaptarse a muchos requisitos especiales, incluyendo la competencia econmica. 3.3.1.2.1.1Pilotes de hormign o concreto Poco despus de 1900 se idearon varios tipos de pilotes de hormign. Desde entonces han aparecido numerosas variantes, y en la actualidad se dispone de una gran variedad de pilotes entre los cuales el ingeniero puede elegir el que mejor se adapte a una obra determinada. Los pilotes de hormign pueden dividirse en dos categoras principales, coladas en el lugar y precolado. Los colados en el lugar pueden subdividirse en pilotes con y sin ademe. El hormign de un pilote con ademe se cuela dentro de un molde,
  • 63. 62 que usualmente consiste en un forro de metal o tubo delgado que se deja en el terreno. El forro puede ser tan delgado que su resistencia se desprecia al evaluar la capacidad estructural del pilote, pero, sin embargo, debe tener la resistencia suficiente para que no sufra colapso bajo la presin del terreno que lo rodea antes de que se llene con hormign. Los forros muy delgados y los tubos no pueden hincarse sin estar soportados en el interior por un mandril, que en si es una fuente de gastos y a veces origina dificultades de construccin. La supresin del ademe o forro reduce el costo de los materiales que se utilizan en el pilote; por lo tanto hay incentivos econmicos en el desarrollo de pilotes sin ademe. Varios de los primeros tipos se formaron hincando un tubo abierto en el terreno, limpindolo, y llenando la perforacin de hormign al ir sacando el tubo. Por ejemplo, al formar el pilote sin ademe tipo Franki, se deja caer directamente un martinete de gravedad en una masa de concreto en la parte inferior del tubo de hincado; el rozamiento entre el hormign y el tubo, hinca el tubo en el terreno. Cuando se ha alcanzado la profundidad necesaria, se levanta ligeramente el tubo de hincado y se sostiene para que no penetre ms al seguir echando hormign, en tanto que el martillo sigue golpeando para que el hormign penetre en el suelo y forme un pedestal. Luego se retira el tubo progresivamente mientras se inyectan cantidades adicionales de hormign, compactndolo para ir formando el fuste del pilote, que presenta una superficie exterior spera donde queda en contacto con el suelo. La variante con ademe se forma de la misma manera hasta que se crea el pedestal, luego, se inserta un forro de acero corrugado en el tubo para hincar, se coloca un tapn de hormign en el fondo del forro, sobre el pedestal, y se hinca para que arrastre al forro dentro de la parte superior del pedestal aun sin fraguar. Se saca el tubo para hincar y el resto se llena de hormign. Los pilotes precolados de hormign se fabrican de muchas formas. Un tipo muy usado comnmente para los caballetes de los puentes, y ocasionalmente en los edificios, es de seccin cuadrada, armado en su interior y acabado en punta, para facilitar as su hincado. Estos pilotes deben reforzarse para soportar su manejo hasta que estn listos para hincarse, y los esfuerzos de hincado. Si se ha subestimado la longitud necesaria, resulta muy difcil prolongarlos, cortarlos es caro por lo que los fabricantes los realizan de muchas medidas diferentes. Los pilotes precolados pueden ser tambin preesforzados. Con el preesforzado se trata de reducir las grietas por tensin durante su manejo e hincado y de proporcionar resistencia a los esfuerzos de flexin. Como la mayor parte de los pilotes de hormign pueden hincarse hasta alcanzar una alta resistencia sin dao, usualmente es posible asignarles mayores cargas admisibles que a los pilotes de madera. Bajo condiciones ordinarias no estn sujetos a deterioro y pueden usarse arriba del nivel del agua fretica. Las sales del agua de mar y la humedad marina, atacan el refuerzo en los pilotes a travs de las grietas en el hormign; al formarse el xido el hormign se desconcha. La mejor proteccin es usar un hormign denso y de alta calidad. El deterioro de los pilotes preesforzados no es tan rpido porque las grietas de tensin se reducen al mnimo.
  • 64. 63 3.3.1.2.1.2Pilotes de acero Se utilizan mucho como pilotes los tubos de acero, que usualmente se llenan de hormign despus de hincados, y los perfiles de acero en H cuando las condiciones requieren un hincado violento, longitudes desusadamente grandes o elevadas cargas de trabajo por pilote. Los pilotes de perfiles de acero en H penetran en el terreno ms fcilmente que otros tipos, en parte porque desalojan relativamente poco material. En consecuencia se usan frecuentemente para alcanzar un estrato de gran capacidad de carga a gran profundidad. Si el hincado es difcil y especialmente si el material superior obstrucciones o gravas gruesas, es posible que los patines se daen y los pilotes se tuerzan o se doblen. Pueden producirse pocos defectos serios y pueden notarse los sntomas durante el hincado. Cuando las condiciones sugieran la posibilidad de estos daos, las puntas de los pilotes deben reforzarse. Los pilotes de acero estn sujetos a la corrosin. El deterioro es usualmente insignificante, si todo el pilote est enterrado en una formacin natural, pero puede ser intenso en algunos rellenos debido al oxigeno atrapado. Si los pilotes se prolongan hasta el nivel del terreno, o ms arriba del mismo, las zonas inmediatas arriba y abajo del nivel del suelo, son especialmente vulnerables. Una buena defensa Para el acero es recubrir las zonas vulnerables con hormign.
  • 65. 64 Fig. 22 Modelo virtual de un pilote
  • 66. 65 Aqu se han presentado dos opciones para la ejecucin de un pilote, segn la disposicin de la armadura transversal: La solucin A con los cercos tradicionales separados una distancia S segn norma y la solucin B mediante una armadura transversal helicoidal. La armadura transversal ir atada o soldada en todos los cruces con la principal. Para su correcta definicin se tendr que representar al menos una vista y una seccin: ,ser la armadura principal y transversal respectivamente El nmero de barras de armadura longitudinal debe ser 6 como mnimo L1 es la longitud de solape de 2 b L es la longitud de anclaje de las barras 2 La armadura debe sobresalir por la cara superior de hormigonado del pilote. La longitud de salida X debe ser tal que aparezcan dos estribos o dos espiras de armadura transversal. Esta prescripcin tiene por objeto asegurarse de que la maza no golpea la armadura transversal durante el descabezado del pilote. La longitud X se corta antes de hormigonear el encepado. En la seccin transversal se indicar el dimetro del pilote: D El hormign de limpieza sern 15 cm El pilote debe introducirse un mnimo de 5 cm en el encepado debiendo referirse esta medida en el plano. Segn la NTE la representacin del pilote sera igual que la descrita con la nica diferencia de que aqu se representa nicamente una vista acotando el dimetro del pilote en el alzado. Al no representarse la seccin en algn lugar del plano debera indicarse cul es el nmero de barras longitudinales usadas. Se podra indicar mediante 1 1 n .
  • 67. 66 Fig. 24 Pilote segn NTE 3.3.1.3Instalacin de pilotes 3.3.1.3.1 Equipo para el hincado de pilotes Los pilotes se hincan comnmente por medio de un martinete, y ocasionalmente mediante un generador de fuerzas vibratorias. El martinete funciona en medio de un par de guas paralelas o correderas suspendidas de una gra elevadora estndar. En la parte inferior las guas se conectan a la gra por medio de un miembro horizontal, conocido como marcador. El marcador puede alargarse o acortarse para permitir el hincado de pilotes inclinados y tambin para poner a plomo las guas en el sitio de un pilote vertical. Al martinete lo guan axialmente rieles incorporados en las guas.
  • 68. 67 3.3.1.4Martillos de impacto Originalmente las piloteadoras estaban equipadas con martillos que caan desde el extremo superior de las guas a la cabeza del pilote. Ocasionalmente se usan todava aparatos de este tipo, martillos de gravedad o de cada libre, pero la mayor parte de los martillos de impacto son del tipo de vapor o diesel. Los martinetes de vapor tienen un martillo que es levantado por la presin de ste y se deja caer por gravedad, con o sin la ayuda de la presin del vapor. Si la cada se debe solo a la accin de la gravedad, el martinete se llama de accin sencilla. Si la presin del vapor se suma a la energa hacia abajo, el martinete se llama de doble accin o diferencial. El martillo de los martinetes suele tener un amortiguador reduciendo los esfuerzos de impacto. La clasificacin de los martinetes se basa en la energa total del golpe. Los martinetes diesel disponen de una cmara entre el extremo inferior del martillo y el bloque del yunque donde se produce una explosin de combustible haciendo la compresin de los gases que se levante el martillo. El martillo cae por gravedad. Piloteadoras vibratorias Los pilotes tambin se hincan valindose de generadores de fuerza que consisten en un peso esttico y un par de pesos excntricos que giran en sentido contrario, dispuestos de manera que las componentes horizontales de la fuerza centrfuga se anulen entre s, mientras que las componentes verticales son aditivas. La parte vibratoria de la maquina se une positivamente a la cabeza del pilote que se va a hincar, pero el resto de la mquina se asla del vibrador por medio de muelles, de manera que no participe en los movimientos vibratorios. La fuerza pulsante facilita la penetracin del pilote bajo la influencia del peso que acta constantemente hacia abajo, Resistencia al hincado Los pilotes que se hincan por medio de martinetes de impacto, ordinariamente se clavan hasta obtener una resistencia que se mide por el numero de golpes necesarios para la penetracin en los ltimos dos o tres centmetros. Chiflones, barrenas y pulsetas Si los pilotes deben atravesar estratos compactos de arena o grava, con objeto de pasar a depsitos inferiores suaves, puede aflojarse la arena o la grava por medio de chiflones. En este procedimiento se descarga un chorro de agua cerca de la punta que afloja la arena y la hace movediza de manera que el pilote puede fcilmente atravesarla. Las barrenas permiten penetrar en suelos duros o cohesivos a profundidad considerable.
  • 69. 68 Los estratos relativamente delgados de arcillas firmes o de roca blanda a poca profundidad, pueden atravesarse algunas veces con pulsetas, es decir, puntas duras de metal que se clavan en el terreno y se sacan antes de producir los pilotes. 3.3.1.5Comportamiento de los pilotes con cargas verticales Pilotes individuales Los pilotes se clasifican comnmente en pilotes de punta o de friccin. Los pilotes de punta obtienen toda su capacidad de carga de la roca o suelo que esta cerca de la punta, y muy poca del suelo que rodea su fuste. Por otra parte, un pilote de friccin adquiere su capacidad de carga principalmente del suelo que lo rodea, por la resistencia al corte que se desarrolla entre el suelo y el pilote. El suelo que esta cerca del extremo inferior del pilote soporta un porcentaje muy pequeo de carga. Una de las decisiones tcnicas ms importantes en conexin con cualquier trabajo en el que vayan a usarse pilotes es la eleccin del tipo mas apropiado para las circunstancias particulares de cada caso. Poseer un concepto claro de la manera en que los pilotes de las diferentes caractersticas transmiten su carga al suelo bajo condiciones de trabajo puede servir de base para el desarrollo de un buen criterio a medida que el ingeniero acumula experiencia. A los pilotes de punta rodeados de suelo, algunas veces se les considera errneamente como columnas libremente apoyadas sin que el suelo que las rodea les d apoyo lateral. Sin embargo, tanto la experiencia como la teora han demostrado ampliamente que no existe peligro de flexin transversal en un pilote de punta, de las dimensiones convencionales, cargado axialmente por soporte lateral inadecuado, aunque est rodeado por los suelos ms blandos. Por lo tanto, los esfuerzos en estos pilotes, bajo las cargas de trabajo, pueden tomarse como la de los materiales que estn hechos cuando se sujetan a compresin directa. Para tener la seguridad de obtener la resistencia necesaria en el hormign de los pilotes colados en el lugar, debe controlarse el revenimiento entre los limites de 7.5 y 15 cm o ms. Para los tubos lisos hincados verticalmente es conveniente un revenimiento de 9 cm; por otra parte, en un pilote inclinado, o en un pilote vertical con forro corrugado o con refuerzo, el revenimiento debe ser de 15 cm o menos. Si el estrato de apoyo no es excepcionalmente firme habra que colocar un pilote con una punta muy grande. La punta puede ser una placa o de hormign precolado, o bien puede tener forma de una ampliacin o pedestal, hecho inyectado hormign fresco en el suelo blando que quede directamente arriba del estrato de apoyo. La capacidad de tal pilote no puede aumentarse por ningn efecto de cua, porque la penetracin del pilote en el estrato resistente, est gobernada enteramente por la capacidad y compresibilidad del suelo sobre el cual se apoya el propio pilote. El trmino de pilote de friccin es algo incorrecto, ya que implica que las fuerzas de corte entre el pilote y el suelo, provienen necesariamente del rozamiento; pueden provenir tambin de la adherencia. En cualquier caso la capacidad de los pilotes de friccin depende de las caractersticas del material que rodea al pilote.
  • 70. 69 3.3.1.5.1Pruebas de carga en los pilotes Las diversas variables que influyen en el comportamiento de un pilote bajo carga y la naturaleza compleja de los fenmenos envueltos, han llevado a la tcnica a efectuar pruebas de carga en uno o ms pilotes en el lugar de las obras importantes. La carga se aplica usualmente por incrementos por medio de un gato hidrulico apoyado contra un peso muerto o contra un yugo sujetado contra un par de pilotes de anclaje. A cada incremento se observa el hundimiento de la cabeza del pilote en funcin del tiempo, hasta que la rapidez del hundimiento sea muy pequea. Se aplica luego otro incremento. Al aproximarse a la capacidad de carga, el tamao de los incrementos se disminuye, con objeto de poder apreciar mas precisamente cuando se llega a la capacidad de carga del pilote. Se mide la altura de la cabeza del pilote cuando se quita la carga. Una prueba de carga puede proporcionar datos con respecto a las caractersticas de carga, asentamiento y capacidad de un pilote, solamente en el tiempo y bajo las condiciones de la prueba. 3.3.1.5.2Grupos de pilotes En el desarrollo anterior solo se ha tratado el comportamiento de los pilotes individuales. Sin embargo, los pilotes casi nunca se usan as, sino combinados, formando grupos o conjuntos. El comportamiento de un grupo de pilotes puede no estar relacionado directamente al de los pilotes aislados, sujetos a la misma carga por pilote en el mismo depsito. Cuando se carga un slo pilote, como en una prueba de carga, una gran parte de su apoyo puede deberlo al suelo que est a lo largo de su fuste, por friccin lateral, aunque el suelo sea relativamente dbil y compresible. Si el mismo pilote tiene muchos vecinos, a los que el suelo que lo rodea proporciona apoyo, el esfuerzo acumulado en todo el bloque de suelo en que est encajado el grupo puede tender gradualmente a comprimir el terreno y, por tanto, permitir que los pilotes se hundan, cuando menos ligeramente, con lo que una porcin mayor de la carga se transmite directamente de los pilotes al estrato firme. En los grupos grandes, la mayor parte de la carga puede, tarde o temprano, quedar apoyada en la punta, cualquiera que sea la magnitud de la friccin lateral, que haya podido desarrollarse a elevaciones mayores alrededor de un solo pilote en una prueba de carga. 3.3.1.6 Eleccin del tipo de pilote La eleccin final del tipo de pilote para una obra la dictan las condiciones del subsuelo, las caractersticas de hincado de los pilotes, y el probable comportamiento de la cimentacin, y la economa. Las comparaciones econmicas deben basarse en el costo de toda la cimentacin y no nicamente en el costo de los pilotes. Por ejemplo, el costo de doce pilotes de madera con 18 toneladas de capacidad cada uno, puede ser menor que el de cuatro pilotes de hormign de 54 toneladas, pero el mayor tamao del cabezal necesario para transmitir la carga de la columna a los pilotes de madera, puede aumentar el costo de la cimentacin con stos, hasta ser mayor que el de la cimentacin con pilotes de hormign.
  • 71. 70 3.3.1.7 Fabricacin El procedimiento tcnico de fabricacin, permite garantizar el suministro de pilotes de muy alta tecnologa (hormign de 450 kg/cm), gran capacidad de resistencia frente a los agentes qumicos, tanto sulfatos como agua marina (al fabricarse con cemento SR/MR), y gran compacidad (por los automatismos de puesta en molde y vibrado del hormign). 3.3.1.8 Hinca La hinca de los pilotes se hacen con los modernos equipos de cada libre, donde una maza de peso variable entre 4 y 6 toneladas es elevada por un sistema simple de cable, o bien mediante los mas avanzados mtodos de accionamiento hidrulico, de elevado rendimiento y control. Estos equipos son totalmente autnomos, por lo que no necesitan prestaciones auxiliares, y de fcil movimiento al ir montados sobre gras de oruga. Previamente se efecta la planificacin de la obra, en donde se analiza la secuencia de hinca de los pilotes de prueba, las zonas de apilado, etc. Los pilotes de prueba (pilotes penetrmetros) servirn de referencia para definir las profundidades ptimas de los pilotes, como confirmacin de lo previsto en el estudio geolgico del terreno realizado con anterioridad a la hora de la redaccin del proyecto. Este estudio como se explic con anterioridad lo llevaran a cabo expertos que nos mandaran un informe detallado del terreno existente en la zona de cimentacin (Explanada de Espaa, Alicante). 3.3.1.9 Juntas Las juntas es el elemento que permite la unin de diferentes tramos de pilotes para alcanzar la profundidad necesaria. Las juntas con materiales de alta calidad. Estn calculadas para resistir mayores esfuerzos incluso que la propia seccin tipo del pilote, como han demostrado los distintos ensayos a flexin, compresin y traccin realizados a las mismas. Todos los elementos que la componen quedan totalmente recubiertos por hormign y protegidos del genero circundante a excepcin de la chapa exterior que carece de funcin estructural una vez hormigonado el pilote. Adems todos los elementos de conexin se encuentran embebidos en una grasa protectora contra la corrosin (certificada por el Instituto de Tcnica Aeroespacial), y ajustadas las piezas que la componen, de forma que una vez unidos los diferentes elementos, se genera una pretensin que asegura una perfecta transmisin de esfuerzos. Las cualidades anteriores junto con su fcil puesta en obra y la posibilidad de inspeccin visual de la junta, hacen de este elemento constructivo una garanta de calidad en consonancia con la del propio pilote, como demuestra en la practica su uso continuado desde hace 50 aos.
  • 72. 71 Todas las empresas tienen un elevado control de calidad para sus productos pudiendo ofrecer a sus clientes la mxima garanta de sus productos a la vez de un precio econmico haciendo que la empresa sea competitiva en el mercado. 3.3.1.10Control 3.3.1.10.1 Control en fbrica Los pilotes prefabricados se controlan sistemticamente tanto durante su fabricacin en factora como durante su instalacin en obra. Se efectan los siguientes controles: a) De recepcin de los materiales: Agua, cemento, ridos, armaduras y aditivos, realizndose los ensayos que prescribe la norma EH-91 Instruccin para el Proyecto y la Ejecucin de Obras de Hormign en masa o armado. b) De resistencia y geometra: De los pilotes, azuches, collares y juntas. c) De fabricacin: Preparacin de los moldes, adecuada instalacin de las armaduras, correcta dosificacin y colocacin del hormign, vibrado, manejo, curado. d) De la resistencia y consistencia del hormign: Los ensayos se realizan a las 24 horas, 7 das y 28 das con resistencias mnimas de 175, 375 y 450 kg/cm respectivamente. 3.3.1.10.2 Control en obra a) -Medida de rechazo: Sobre todos y cada uno de los pilotes se mide el rechazo, que es la penetracin del pilote en una serie de 10 golpes dados con la maza del equipo de hinca. A travs de la medida del mismo se controla que se ha alcanzado la capacidad de carga que debe soportar el pilote. b) -Pruebas estticas de carga: En este tipo de ensayos y con la ayuda de otros pilotes o anclajes como reaccin, se somete al pilote a cargas superiores a la mxima de servicio, observndose su comportamiento y obtenindose la curva carga-asiento. c) - Analizador hinca de pilotes: Usado cada vez con mayor frecuencia, por su bajo coste y elevada rapidez. Este ensayo avalado por una gran experiencia a nivel mundial, permite de una forma rpida y no destructiva analizar tanto las condiciones del terreno como el desarrollo de la hinca, controlando la integridad del pilote y su capacidad de carga. Se consigue en muchos casos mejorar el diseo de la cimentacin, con la optimizacin de los coeficientes de seguridad. d) -Analizador de integridad de pilotes: Se emplea para controlar especficamente la integridad de los pilotes. Est basado en la teora de propagacin de onda de choque a travs de los mismos. De una forma sencilla, y con un equipo de mano, es posible chequear un gran numero de pilotes en una sola jornada. e) -Control de vibraciones: Cuando el entorno en que esta situada la obra lo requiera, es posible controlar la transmisin de vibraciones y onda area que provoca la instalacin de los pilotes. Su cuantificacin permite confirmar los criterios de hinca y adecuarlos al entorno.
  • 73. 72 3.3.1.2Obras singulares La topologa de los pilotes, el elevado rendimiento y la autonoma de los equipos de los equipos de hinca, as como el cuidado del medio ambiente del sistema, permiten la realizacin de obras de caractersticas muy especiales: a) Obras martimas (pantanales, muelles, etc.) b) Estructuras que requieren pilotes inclinados, como viaductos. c) Grandes superficies (depuradoras, centros comerciales, etc.) 3.3.1.3Caractersticas tcnicas Los pilotes prefabricados estn capacitados para absorber esfuerzos verticales de compresin en el entorno de los 125 Kp/cm, al tratarse de pilotes de categora I, prefabricados con todos los controles en instalaciones fijas segn la norma Tecnolgica NTE-CPP 78. Se fabrican en todos los casos con hormigones de resistencia caracterstica 450 Kp/cm,(H-450 segn norma EHE-99) Asimismo se emplea cemento CEM I 42,5-SR (RC-97), que hace que los pilotes sean resistentes a los sulfatos y al agua de mar. Van armados en toda su longitud, y en sus esquinas, con cuatro u ocho barras de acero corrugado y calidad mnima AEH-400 (lmite elstico 4100 Kp/cm). Zunchados tambin a lo largo de toda su longitud mediante una armadura transversal en acero AE215l (lisa, de lmite elstico 2200 Kp/cm), de 6 mm de dimetro. El paso es de 16 cm, reducindose a 8 cm en los 0,8m prximos a los extremos y en la zona de los ganchos de izado. Para concluir, hay que comentar que este tipo de cimentaciones se estn imponiendo en todas las obras de gran envergadura, donde el terreno en el que se va a construir no cumple con las caractersticas necesarias de resistencia necesarias para el aguante de las cargas producidas por la obra.
  • 74. 73 3.3.2 Encepados Los encepados son bloques prismticos que unen las cabezas de varios pilotes para que trabajen conjuntamente y sirven de base al pilar o elemento estructural. Cuando se procede a la hinca del pilote y ste ha llegado al rechazo, el pilote sobresaldr del terreno procedindose al descabezado del pilote para realizar posteriormente el encepado. El encepado ir desde un solo pilote hasta un grupo de pilotes. Fig. 25 Representacin virtual de un encepado Figura 34. Diversos tipos de encepados.
  • 75. 74 CRITERIOS GENERALES DE DISEO La forma y dimensiones en planta de los encepados dependen del nmero de los pilotes, de las dimensiones de stos y de su separacin. La separacin mnima entre ejes de pilotes debe ser dos veces el dimetro de los mismos y no menor de 75 cm. Esta separacin debe mantenerse a lo largo de todo el pilote. A veces, si no se consigue que la resultante de las cargas pase por el centro de gravedad del pilotaje, combiene aumentar la separacin de los pilotes para disminuir la carga en los mismos debida al momento producido por la excentricidad. El canto del encepado se fija, generalmente, por consideraciones econmicas de modo que no necesite armadura de cortante. En la siguiente figura se indican algunas limitaciones para el diseo de los encepados. ENCEPADOS RGIDOS Y FLEXIBLES. CLCULO ESTRUCTURAL Se denominan encepados rgido aquellos en los que el vuelo v, en cualquier direccin, no supera el doble del canto total (vmax 2 h). Se consideran encepados flexibles los que presentan un vuelo superior a 2h en alguna direccin, (vmax 2h). Los encepados rgidos se calculan empleando el modelo de bielas y tirantes y los encepados flexibles se calculan aplicando la teora normal de flexin. La armadura principal de los encepados se sita en la cara inferior en bandas que van de un pilote a otro.
  • 76. 75
  • 77. 76 El emparrillado se apoya en la superficie de descabezado del pilote Se indicar tambin la longitud que el pilote penetre en el encepado Fig. 27 Representacin virtual de un encepado de dos pilotes
  • 78. 77 Fig. 28 Encepado de dos pilotes La armadura inferior se dispondr de forma que se aten las cabezas de los pilotes a, b sern las dimensiones del encepado r1, r2, r3, r4 sern los recubrimientos laterales de las armaduras principal y secundaria del encepado. L1: longitud de solape de la armadura de espera del encepado L4 y L2 sern respectivamente la longitud de la armadura de espera y su longitud de anclaje L3 ser la longitud de anclaje de la armadura inferior 1122334455 n , n , n ,n , n nos indicar en el nmero de barras a disponer de cada dimetro y a que distancia una de otra H: canto del encepado D: Dimetro del encepado La distancia entre pilotes ser un mnimo de 2D R: radio de curvatura de la armadura para anclaje en patilla segn norma del hormign estructural
  • 79. 78 EHE Se indicar tambin la longitud que el pilote penetre en el encepado En el siguiente ejemplo se representan varias opciones distintas para la disposicin de los estribos o armadura transversal segn la dimensin b del encepado
  • 80. 79 Los elementos a representar sern los mismos que en el encepado de un pilote. La armadura inferior se dispondr de forma que se aten las cabezas de los pilotes formando la armadura principal. L1: longitud de solape de la armadura de espera del encepado L4 y L2 sern respectivamente la longitud de la armadura de espera y su longitud de anclaje L3 ser la longitud de anclaje de la armadura inferior H: canto del encepado D: Dimetro del encepado La distancia entre pilotes ser un mnimo de 2D R: radio de curvatura de la armadura para anclaje en patilla segn norma del hormign estructural EHE Se indicar tambin la longitud que el pilote penetre en el encepado Segn la NTE una representacin de un grupo de 4 pilotes podra ser de la siguiente manera
  • 81. 80 La colocacin de la armadura de atado de los pilotes puede hacerse segn lo indica la NTE o segn lo indicado anteriormente, no significando ninguna de ellas una deficiente ejecucin. 3.3.3 Muros de contencin El terreno tiene su propio talud natural siendo la pendiente funcin de la cohesin interna. La modificacin del talud de un terreno por encima de su pendiente natural obliga a utilizar procedimientos artificiales de contencin. Un muro de contencin es aquella obra encargada de contener las tierras que tienden a alcanzar su talud natural. En unas ocasiones se tratar de un terreno natural y en otras de un relleno artificial. Las estructuras de contencin pueden clasificarse segn dos tipos: a) Rgidas b) Flexibles Dentro de los muros de hormign los muros ms frecuentes son : a) Muros de gravedad: Son de hormign en masa b) Muros mnsula: Aligeran el muro de gravedad y son tiles para grandes muros por razn de economa c) Muros con contrafuertes d) Muros de stano
  • 82. 81 3.3.3.1. Muro mnsula Habr que distinguir entre la parte correspondiente al cimiento y la parte correspondiente al muro.
  • 83. 82 Fig. 32
  • 84. 83 Fig. 33 Muro de contencin
  • 85. 84 ,ser la armadura transversal de la cimentacin del muro siendo L3 y L2 sus longitudes de anclaje respectivamente. Adems 1 ser la armadura de espera a la armadura principal del muro siendo L1 su longitud de solape 24 ,ser la armadura longitudinal a lo largo de toda la cimentacin ser la armadura de espera de la armadura transversal o armadura de retraccin del muro siendo L5 su longitud de solape R: radio de curvatura de la armadura para anclaje en patilla segn norma del hormign estructural EHE r1 y r2 sern los recubrimientos laterales e inferiores respectivamente h: canto de la cimentacin
  • 86. 85
  • 87. 86 Fig. 36 Muros de contencin ser la armadura de atado de la cabeza del muro 7 ser la armadura transversal de la cara vista del muro (armadura de retraccin) r3 y r4 sern los recubrimientos laterales del muro H ser la altura del muro incluyendo la cimentacin
  • 88. 87 3.3.3.2. Muros de contrafuertes Se usan para muros elevados pues se consigue aligerar la pieza. Los contrafuertes se pueden colocar tanto en el trasds como en el intrads. Como inconveniente se encuentra un complicado armado y hormigonado. La diferencia fundamental con el muro mnsula radica en que el intrads del muro con bandejas no se encuentra inclinado por lo que el encofrado durante su ejecucin ser ms sencillo, complicndose sin embargo en el trasds. En los tramos con contrafuertes la armadura de la cimentacin ser sustancialmente distinta al muro mnsula pues habr que incluir armadura de espera para la armadura de los contrafuertes.
  • 89. 88 La armadura 7, 8 ser la armadura de espera de la armadura del contrafuerte siendo L8 su longitud de anclaje en el cimiento y L3 y L4 las longitudes de solape respectivamente El resto de las armaduras, y por tanto longitudes y recubrimientos, sern los mismos que en la cimentacin del muro mnsula.
  • 90. 89 La longitud L1 es doble de la longitud de solape Lb de las barras La longitud L2 es la de solape de las barras 6 9 La longitud L9 es la de solape de las barras 5 La longitud L10 es la de solape de las barras 10 r4 y r5 son los recubrimientos de la armadura del trasds y del intrads del muro respectivamente 11 es la armadura de atado de la coronacin del muro siendo r6 su recubrimiento Se colocarn unos calzos para separar la armadura de ambos lados durante el hormigonado
  • 91. 90 Fig. 40 Muros de contrafuertes (contrafuerte intermedio) Se representarn un alzado y una planta como vistas principales y una seccin A-A para representar la disposicin de la armadura del contrafuerte. As mismo se representan varias variantes de disposicin de la armadura 12 . Se observa la colocacin de calzos tambin en el contrafuerte para la separacin de ambas caras de la armadura del contrafuerte.
  • 92. 91 3.3.3.3.Muros de stano Estos elementos se colocarn en los edificios tanto residenciales como industriales siempre que haya presencia de stano, con la misin de contener el terreno. El armado de la cimentacin de estos muros no es la misma que tendrn las zapatas corridas anteriormente explicada.
  • 93. 92 Fig. 41 Muros de stano
  • 94. 93 En este ejemplo se tiene la disposicin y acotado del armado de un muro de stano cuando se tiene un solo stano y cuando hay dos stanos. En ambos casos la cimentacin tendr la misma disposicin cambiando nicamente el nmero y los dimetros de las barras. En este tipo de elementos es conveniente realizar una disposicin de armado al lado de las vistas necesarias para una mejor aclaracin. Slo ser necesario disponer alzados pues una seccin longitudinal del muro no aclarara mucho la disposicin del armado aunque en las zonas de empalmes de armadura podra ser conveniente para las longitudes de solape de las armaduras longitudinales (segn NTE) no habindose realizado en este ejemplo. Otros elementos importantes a la hora de definir un muro sern las juntas verticales de contraccin y dilatacin.
  • 95. 94 Las juntas de dilatacin se organizarn de la misma manera que para los muros de contencin. Lo ms habitual es usar, como en este ejemplo, bandas de estanqueidad, pero los medios para realizar estas juntas son muy diversos. Aqu se muestran dos ejemplos de disposicin. Se colocarn donde cambie la profundidad del plano de cimentacin y en todo cambio de direccin de planta. Un ejemplo de un plano real de las obras del metro correspondiente a la elaboracin de un muro sera:
  • 96. 95 3.3.3.4. Muros pantalla Se trata de una pared de hormign que se realiza sin entibacin (contencin temporal del terreno). El equilibrio de la excavacin se realiza por si mismo o gracias al empleo de lodos bentonticos. La estabilidad se consigue absorbiendo empujes horizontales mediante un empotramiento adecuado en lugar de zapata de cimentacin Este tipo de muros es muy til en terrenos donde se tiene poco espacio para realizar excavaciones por tratarse de terrenos medianeros. Muy til por tanto para obras de aparcamientos y otro tipo de obras subterrneas dentro de ncleos urbanos.
  • 97. 96 Para una completa definicin del elemento faltara la acotacin del ancho del muro bien en la seccin o bien en la planta. Las vistas necesarias para la definicin del muro son la planta y la seccin A-A pues en el alzado se dispone de la misma informacin que en la seccin. La forma redondeada de la armadura de este tipo de muros debido a su ejecucin por bataches (El muro se va ejecutando por partes y esa forma redonda es debida a la cuchara utilizada para la excavacin). L1 es la longitud de anclaje de la armadura 2 r1 es el recubrimiento lateral r2 es el recubrimiento inferior L2 se fija por razones constructivas Este plano no correspondera con la altura completa del muro por eso el significado de L1 para empalmar con armaduras sucesivas hasta coronacin siendo necesario por tanto la descripcin de la coronacin del muro que adems dispondr de una viga de atado: Habr que definir claramente los elementos constituyentes de la viga de atado. El ancho b de la viga correspondera al ancho de muro con lo cual quedara completamente definido. Los recubrimientos r2, r3 sern los correspondientes a una viga de atado de una cimentacin
  • 98. 97 Fig. 47 Muro pantalla segn NTE La NTE no contempla la definicin de la viga de atado en el propio plano del muro aunque tambin se podra realizar en un detalle. La NTE define las longitudes de cada barra de armadura as como la altura total del muro
  • 99. 98 3.3.3.5. Muros por pilotes Este tipo de muros pantalla estn realizados mediante pilotes ejecutados in situ a una determinada distancia unos de otros, compactando el terreno contiguo y por tanto conteniendo el terreno. El intrads del muro se revestir para que los pilotes no queden vistos. Los pilotes empleados sern pilotes tradicionales. Los pilotes se definirn en plano de la misma manera que se han explicado anteriormente. Este plano corresponde a un muro pantalla de las obras del Metrosur, y es el enlace de una losa de forjado y una losa de escalera al muro pantalla
  • 100. 99 CONCLUSIONES Las cimentaciones armadas son elementos de una estructuras que pasan a conforma una parte esencial de la misma debido a que ellas van a permitir la comunicacin de la cargas de la estructuras hacia el terreno, con lo que ayudan al terreno, al suelo, a resistir esta cargas, por lo que el mismo no sufrir y se comportara idealmente para las condiciones que se est sometiendo. Por lo tanto la cimentacin viene a conforma las bases de la estructura y de ah que el comportamiento de edificacin u obra civil va estar forzado a como esta trabaje y se comporte. Las cimentaciones armadas, distribuyen adecuadamente las cargas de la superestructura al terreno. Debido a la importancia que cobra la cimentacin, la misma esta forzada a cumplir con ciertos parmetros geomtricos, de presin, de conformacin que responden a las caractersticas del suelo y de las cargas de la estructuras y los cuales se esbozaron a lo largo del trabajo. Por lo tanto el diseo de una cimentacin no es algo que se realiza de manera intuitiva sino que cumple con una metodologa de diseo que evala desde la forma de la cimentacin hasta la profundidad que esta va comprender, as como tambin las caractersticas naturales del suelo.
  • 101. 100 BIBLIOGRAFIA REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Gonzlez de Vallejo, Luis & Otros (2004). Ingeniera Geolgica. Pearson Educacin, S.A. Madrid. Peck, Ralph & Otros (2004). Ingeniera de Cimentaciones. Editorial Limusa, S.A. de C.V. Mxico, D.F. REFERENCIAS ELECTRNICAS http://es.wikipedia.org/wiki/Cimentacin http://es.wikipedia.org/wiki/Cdigo_Tcnico_de_la_Edificacin http://html.rincondelvago.com/cimentacion.html http://html.rincondelvago.com/cimentaciones.html http://html.rincondelvago.com/cimentacion_pilotaje_construccion.html http://inciarco.com/foros/showthread.php?p=22353 http://sig.ayto-caceres.es/pgou/documentacion/anejos/Sur/fratres.pdf http://www.arqhys.com/tipos-cimentaciones.html http://www.arquitectosdecadiz.com/uploads/%C1reas_Estructuras/Tipos%20de%20ciment acion.pdf http://www.arquitectuba.com.ar/monografias-de-arquitectura/cimentaciones-3/ http://www.edicionsupc.es/ftppublic/pdfmostra/EC01201M.pdf
  • 102. 101 http://www.monografias.com/trabajos73/hundimiento/hundimiento2.shtml http://www.construmatica.com/construpedia/Ensayo_Proctor# http://www.parro.com.ar/definicion-de-presin+admisible+del+terreno http://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/Tema24.pdf

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