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FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
CENTRO ULADECH: AYACUCHO
ASIGNATURA:
RESPONSABILIDAD SOCIAL IV
“IMPORTANCIA DE LAS CIMENTACIONES”
GRUPO: A CICLO: IV
DOCENTE:
Mario M. Vázquez Loayza
NOMBRE DEL ESTUDIANTE: PAREJA MARTÍNEZ
Kebin
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PROYECTO: “LA IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE SUELOS EN LA
CONSTRUCCIÓN DEL MERCADO DEL AA.HH. GENERAL JUAN VELAZCO
ALVARADO DE MOLLEPATA, DISTRITO DE AYACUCHO-2016”
1. NOMBRE DE LA ORGANIZACIÓN
AA.HH. Juan Velazco Alvarado - Mollepata
2. REPRESENTANTES DE LA COMUNIDAD ORGANIZACIÓN
Presidente: Carlos Huayahua Lozano
3. UBICACIÓN:
DEPARTAMENTO : AYACUCHO
PROVINCIA : HUAMANGA
DISTRITO : AYACUCHO
ANEXO : MOLLEPATA
4. PROBLEMA DETECTADO
De acuerdo a la encuesta realizada en el mercado del AA.HH. General JuanVelazco Alvarado “Mollepata” sobre la “Importancia del estudio de suelos en la
construcción del mercado del AA:HH. General Juan Velazco Alvarado deMollepata de Ayacucho 2016´´ se han detectado las siguientes problemáticas:
• Que el 80% del total de encuestados no realizan el estudio de suelos
antes de la construcción del mercado.
• El 82% considera que necesita mayor información sobre el estudio de
suelos.
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5.
IDEA DE SOLUCIÓN:
Después de analizar las encuestas realizadas y las problemáticas obtenidas, se llega ala conclusión de realizar una Charla para mejorar esa deficiencia de conocimiento
sobre el estudio de suelos previos a la construcción del mercado.
6.
DESTINATARIOS DEL PROYECTO
El grupo beneficiario es de 36 pobladores del AA.HH. General Juan Velazco Alvarado“Mollepata”
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7.
OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL:
Difundir mediante una charla de exposición y entrega de trípticos los temas referentes al tema
en estudio “LA IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE SUELOS EN LA CONSTRUCCIÓN DEL
MERCADO DEL AA.HH. GENERAL JUAN VELAZCO ALVARADO”.
OBJETIVO ESPECIFICOS:
• Sensibilizar a los pobladores del mercado del AA.HH. General Juan Velazco Alvarado
de Mollepata a tener conocimiento sobre la importancia de realizar un estudio
geotécnico en la construcción del mercado.
• Aprender a trabajar en equipo o conjunto de manera ordenada cumpliendo con los
parámetros establecidos por el grupo.
• Establecer equipos de trabajo para las distintas actividades, cada equipo de trabajo
cuenta con un responsable determinado.
• Cumplir con todas las etapas del proyecto planteado de acuerdo a las fechas
establecidas.
• Fortalecer nuestros conocimientos sobre el tema a tratar en la charla, como también
los del mercado.
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INTRODUCCIÒN
La cimentación es aquella estructura que se encarga de transmitir las cargas al
terreno, distribuyéndolas de forma que la presión admisible no debe ser superada
en cada parte de la edificación y no produzca cargas zonales, teniendo en cuentalas características del suelo, se va a elegir el tipo de cimentación a desarrollar.
Transmiten las fuerzas originadas por el peso propio de la estructura y sobrecargas
que posteriormente actuarán sobre esta, resiste todas las cargas puntuales y las
apoya en el terreno con firmeza, mediante comprensión vertical. También podemos
decir que es el soporte de la vivienda, y la causante del equilibrio. Debe de ser
construida fijando el peso de las cargas vivas y muertas, para que pueda ser
duradera.
IMPORTANCIA DE LAS CIMENTACIONES
Para que una estructura ofrezca una seguridad y comportamiento razonable ha
de contar con una cimentación adecuada. Aunque la cimentación es algo que
no llama la atención y para inadvertida por los usuarios de la estructura, laorganización de sus elementos básicos y el estudio de cada una de sus partes
suele a veces exigir del ingeniero o proyectista la mayor destreza y el mejor
criterio del que normalmente necesita para redactar el proyecto. La construcción
de una cimentación es, a veces, el trabajo más difícil de todos los que se
presentan al realizar una obra.
El constructor podrá tener problemas para realizar lo que figura en los planos yespecificaciones pero no es responsable del mal criterio que se haya seguido
para concebir y diseñar el proyecto. También los que proyectan la estructura y
deben tomar las decisiones vitales han de enfrentase a problemas complejos.
En el sitio en que se encuentran en una forma caprichosa, y es difícil averiguar
cuál será el comportamiento de estos materiales cuando sean sometidos a la
acción de las cargas; las aguas pueden arrastrar el terreno o inundar la
estructura, las masas de hielo o los vendavales pueden ejercer presiones demagnitud desconocida; las heladas pueden dar origen a levantamientos y
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hundimientos. Igualmente la intervención de la mano del hombre puede agravar
las dificultades y así es posible topar con una barcaza hundida o con un montón
de escombros enterrados bajo el fango o la arena, con una vieja alcantarilla que
atraviesa el lugar de ubicación bajo la superficie del terreno, o bien encontrarse
con que una parte del terreno está formado por materiales de relleno dudoso,
tales como antiguos lechos de ramajes o de materiales flexibles. También
puede añadirse que a menudo parece como si los que van a ser propietarios
estuvieran resueltos a construir estructuras demás importancia en los sitios más
inoportunos y además con una sume de dinero excesivamente escasa.
Lo que tiene que hacer es obtener toda la información posible acerca de los
problemas con que se enfrenta, determinar lo procedimientos que puede seguir,
estudiar distintas variantes que puede utilizar para soportar la estructura, prever la
influencia probable de estas variantes, estimar su costo aproximado, decidir sobre la
viabilidad relativa de la construcción, aconsejar sobre lo que él considera como
mejor y, finalmente, explicar a sus clientes la naturaleza de los problemas y las
razones de sus recomendaciones.
DEFINICIONES
Para que una cimentación sea adecuada se debe fijar primero cuál es su tipo de
suelo, es decir debemos considerar cual es el tipo de suelo, si éste es arenoso, o
está en el agua, o en el fango, o si es un terreno vegetal, etc.
La palabra cimiento puede significar: 1) terreno o roca, in situ, sobre el que se
transmiten las fuerzas originadas por el peso propio de la estructura y sobrecargas
que posteriormente actuarán sobre la misma, 2) el conjunto total de las partesestructurales de la infraestructura por intermedio de las cuales se transmiten al
terreno o roca que las soporta el peso propio de la superestructura y las fuerzas que
actúan sobre ella o 3) una combinación de los dos conceptos anteriores.
No se puede determinar con claridad cuál es la línea de separación entre la
superestructura y la infraestructura, aunque comúnmente suelen definirse a dichas
partes de la estructura como sigue:
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Superestructura: Es la parte de la estructura que se construye con el fin principal
de ser utilizada por el hombre sin preocuparse de cómo será soportada por el suelo.
Infraestructura: Es la parte de la estructura que es necesaria para apoyar ala
superestructura en su emplazamiento y transmitir al terreno todas las fuerzas que
origina dicha superestructura.
Antes de aventurarse a la elección de un tipo de cimentación, el ingeniero debe,
cuando menos, tener una idea de las características físicas, granulométricas,
mecánicas, hidráulicas y demás propiedades de interés que pudiera tener el suelo
donde se pretende construir una determinada estructura, tales como pueden ser la
estratigrafía del suelo, la profundidad del nivel de aguas freáticas, la ubicacióngeográfica del lugar en sí, su accesibilidad para la transportación de materiales,
mano de obra y equipo necesarios para la construcción, la puesta en práctica de
ciertos tipos de técnicas constructivas así como los posibles efectos que dicha
construcción puede acarrear sobre su entorno (efectos sociales, económicos,
ecológicos, etc.)
Debe también considerar que para poder conocer las propiedades del suelo que
sean de su interés han de realizarse ciertos procedimientos que son tan importantescomo la construcción misma, tales como pueden ser el levantamiento topográfico,
los sondeos que sean necesarios, ya sean preliminares o permanentes, la
instalación de laboratorios in situaciones para la realización de pruebas a las
muestras, etc.
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Existen varios tipos de cimentaciones, los cuales dependen entre otras cosas
de su forma de interactuar con el suelo, esto es, la manera en que transmiten al
suelo las cargas que soportan, también dependen de su técnica de
construcción y del material con que son fabricadas así como del material, mano
de obra y equipo que se requiere para construirlas, que puede ser sencillo en
algunos casos o muy especializado en otros, lo que se refleja directamente en
la dificultad para llevarlas a cabo y en su costo.
También puede influir la situación económica del lugar de construcción o bien
podría darse el caso extremo de que la obra sea tan compleja y el terreno tan
malo para construirla que sea necesario desarrollar un tipo de cimentación muy
especial. Aunque cada país ha generado ciertas técnicas constructivas y de
diseño muy particulares, basándose principalmente en sus necesidades y
experiencias propias, las cimentaciones pueden clasificarse de una forma muy
generalizada como indica el siguiente esquema:
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LAS CIMENTACIONES
POCO PROFUNDAS
Zapatas Aisladas Corridas De colindancia Losas de cimentación Cimientos mampostería de piedra Corridos De colindancia
PROFUNDAS
Cilindros Pilotes - De punta
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de ficción de control Cajones de cimentación
CIMIENTOS DE MAMPOSTERÍA DE PIEDRA
En nuestro país es común el uso de este tipo de cimentación, en pequeños
negocios, casas de menos de dos niveles, etc. En las zonas rurales con
frecuencia se utilizan los cimientos de mampostería de piedra, unidos con
juntas de mortero cemento-arena o bien cal-arena. Estos cimientos son de dos
tipos: de un escarpio para muros de colindancia (bardas) y de dos escarpios
para muros interiores. Esto se ilustra en las figuras 1 y 2.
ZAPATAS
Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro y que tiene
por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las
propiedades del suelo. Las zapatas que soportan una sola columna se llaman
zapatas aisladas o individuales. La zapata que se construye debajo de un muro
se llama zapata corrida o continua. Si una zapata soporta varias columnas se
llama zapata combinada. Un tipo especial de zapata combinada que se usa
comúnmente en el caso de que una de las columnas soporte un muro exterior
es la zapata en voladizo o en cantiliver
MIXTAS
Básicamente es una combinación de los distintos tipos de cimentaciones, con
el fin de obtener una cimentación más eficiente o en su caso más fácil de
construir que un cimiento muy complejo en el mercado.
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CIMENTACIONES POCO PROFUNDAS
Se clasifican como poco profundas o superficiales aquellas cimentaciones cuya
profundidad no es mayor que 3 metros, esto es que la excavación hecha en el
suelo para su construcción no rebasa esa altura.
HISTORIA DE SU EVOLUCIÓN
Las zapatas representan la forma más antigua de cimentación, hasta mediados
del siglo XIX la mayor parte de las zapatas eran de mampostería de piedrasunidas con mortero, aunque sí se construían de piedra labrada en tamaños
específicos, eran las llamadas zapatas de piedra labrada. Las zapatas de
mampostería eran muy útiles para casi todo tipo de construcciones, hasta que
aparecieron los edificios altos cuyas cargas en las columnas eran
considerables, los que hizo necesario la construcción de zapatas más anchas y
pesadas que representaban un problema tanto por el espacio que ocupaban
como para construirlas.
En los primeros intentos para construir zapatas que abarcaran grandes áreas,
se utilizaban emparrillados de madera para posteriormente construir zapatas de
mampostería sobre ellos, eran las llamadas zapatas de emparrillado. Con la
aparición del concreto se pudo solucionar el problema del peso y del espacio
requerido, o cuando menos en parte sin embargo, hizo su aparición un nuevo
problema: la necesidad de utilizar acero de refuerzo. En los primeros intentos
se utilizaron rieles de acero de ferrocarril ahogados en el concreto, lo que
disminuía el peso de la zapata, posteriormente los rieles fueron sustituidos por
vigas “I- de acero que si bien ocupaban un poco más de espacio eran más
económicas que los rieles de ferrocarril. Al aparecer el concreto reforzado a
principios del siglo XX, las zapatas de emparrillado fueron poco a poco
cayendo en desuso para ser sustituidas por las de concreto reforzado que son
más eficientes y han predominado hasta nuestros días. Existen varias formas
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de zapatas, los más comunes son las zapatas cuadradas y las rectangulares.
El procedimiento general para desarrollar un proyecto y analizar las zapatas
cuadradas y rectangulares puede resumirse brevemente de la manera
siguiente:
1. Adóptese el tipo o forma de zapata que parezca servir al fin particular
requerido.
2. determínese la superficie de apoyo adecuada que deba tener la zapata.
3. Adóptense todos los espesores y demás dimensiones de la zapata que se
plantea, a base de buen criterio y antecedentes.
4. Diséñese y calcúlese la zapata de tal manera que no pueda fracturarse por
momento, cortante o adherencia en la dirección WX (figura 5); hágase lo
mismo para que tampoco pueda fracturarse en dirección YZ. Si estas dos
direcciones resistentes son suficientemente fuertes, la zapata probablemente
no se romperá.
5. Compruébese el proyecto desde los puntos de vista económico y de interés
general.
Como se había mencionado, las zapatas se han convertido con el paso del
tiempo en un tipo de cimentación eficiente y con múltiples aplicaciones en la
construcción de casi todo tipo de obras. Cuando existe la necesidad de apoyar
dos o más columnas en una misma zapata, se aconseja utilizar una gran losa o
zapata combinada en vez de una zapata de cimentación individual para cada
columna.
Algunas de estas circunstancias son :
1. Cuando una fila de columnas debe estar tan próxima al límite del terreno
o construcción, que las zapatas deben cargarse excéntricamente, puede
disponerse entonces de una sola zapata común, para cada pilar externo y su
correspondiente de la fila interior contigua.
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2. Cuando dos pilares están tan próximos uno del otro que sus
correspondientes zapatas aisladas pudieran casi traslaparse.
3. Cuando el diseñador quiere arriostrar dos zapatas entre sí para que
resistan la subpresión, el volteo o las fuerzas horizontales opuestas.
4. Cuando una estructura, tal como la de la pila de un puente está
compuesta por dos o más pilares apoyados sobre un suelo de baja capacidad
de carga o sobre pilotes, de forma que conviene disponer de una gran base
común.
5. Cuando el principio de la acción de cargas combinadas pudiera ofrecer
la construcción más conveniente. Las circunstancias especiales encontradasen la ingeniería práctica varían asombrosamente y cada proyecto deberá ser el
mejor para el caso particular.
ZAPATAS AISLADAS SOMETIDAS A VOLTEO
Al desarrollar un proyecto de una estructura prácticamente realizable se
presentan muchos casos en que las zapatas aisladas están sometidas a laacción de fuerzas verticales y de volteo. Cuando estas últimas comparadas con
las cargas verticales resultan pequeñas, el momento de volteo puede no
tomarse en cuenta, pues se supone que sus efectos están previstos por el
factor de seguridad. No obstante, es necesario hacer el estudio para ver si el
volteo tiene o no importancia. Cuando se conoce con cierta garantía el valor de
la carga máxima que admite el terreno y se adopta un factor de seguridad de
1.5 a 2 para establecer una presión unitaria P a considerarse en el proyecto, es
lógico plantear la cuestión de que si P puede aumentarse un tanto por ciento
para el cálculo de la cimentación al considerar la acción simultanea de la carga
permanente, sobrecarga y cargas laterales. La primera comprobación que debe
efectuarse en zapatas sometidas a momentos o fuerzas horizontales es la
seguridad al vuelco. El problema se reduce a comprobar que el llamado
momento de vuelco afectado por un coeficiente de seguridad.
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LOSAS DE CIMENTACIÓN
Una losa de cimentación es un a zapata combinada que cubre toda el área que
queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas.
Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o bien la capacidad de carga
admisible en el suelo es tan pequeña que las zapatas aisladas van a cubrir más
de la mitad del edificio, es probable que una losa de cimentación resulte más
económica que las zapatas. Estas losas también se usan para reducir el
asentamiento de las estructuras situadas sobre depósitos muy compresiblescomo las arcillas. En estas condiciones la profundidad a la que se desplanta la
losa se hace a veces tan grande, que el peso de la estructura más el de la losa
está completamente compensado por el peso de la masa de suelo excavado.
Comúnmente las losas de cimentación se proyectan como losas planas de
concreto y sin nervaduras, las cargas que actúan hacia abajo son las debidas a
las columnas y muros. Si no hay una distribución uniforme de las cargas de lascolumnas o bien el suelo es tal que pueden producirse grandes asentamientos
diferenciales, las losas deben reforzarse para evitar deformaciones excesivas.
La forma de refuerzo es simplemente utilizando muros divisorios como
nervaduras de vigas T conectadas a la cimentación, o bien usando marcos
rígidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es entonces cuando se
forman los llamados cajones de cimentación. En la figura 6 se muestran a
grandes rasgo los elementos que constituyen una losa de cimentación.
DESVENTAJAS
Cabe mencionar que entre más grande sea la losa más costosos resultan los
procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser preferente una
cimentación a base de pilas o pilotes. El costo de construcción no es la única
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desventaja de este tipo de cimientos, al estar en contacto con el suelo una gran
área de la losa, es necesario protegerla contra la acción de la humedad, la
acción de los álcalis y la lixiviación entre otros fenómenos indeseables para el
buen funcionamiento de la cimentación.
DRENAJES
Es fácil evacuar el agua acumulada a bajo costo, frecuentemente por gravedad,
por medio de albañales o zanjas. Entre los drenas más comunes están los en
zapatas y los de piso, los drenes en zapata se fabrican con tramos cortos de
PVC con pequeñas 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 últimos 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.
DRENAJE, IMPERMEABILIZACIÓN Y PROTECCIÓN CONTRA LA
HUMEDAD
Es casi inevitable que ocurran filtraciones de agua en los sótanos de los
edificios, ya que es precisamente esta parte de la construcción la que está en
contacto directo con el suelo, más aún si consideramos los posibles defectos
de la construcción. También es importante el considerar las condiciones de
aguas freáticas del suelo al proyectar la profundidad de la excavaciónnecesaria para desplantar la losa o cajón de cimentación. Si debe desplantarse
por debajo del nivel freático, deben tomarse precauciones especiales para
evitar filtraciones importantes dentro de la estructura. En general se utilizan dos
métodos: la utilización de drenajes y la impermeabilización.
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IMPERMEABILIZACIÓN
Uno de los métodos más eficientes es el de membrana, que consiste en colocar
una membrana de material asfáltico cerca del exterior del edificio. El material
asfáltico se aplica en caliente y es bastante flexible y lo suficientemente dúctil
como para mantener su integridad en caso de que se presenten pequeños
agrietamientos en la estructura. Para que la membrana sea totalmente efectiva
debe cubrir en su totalidad la superficie de la estructura que esté en contactocon el agua, para ello se requiere la construcción 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 están sometidos a la acción de la presión
del agua, por lo que deben diseñarse para soportar dichas acciones.
CIMENTACIONES PROFUNDAS
PILAS Y CILINDROS
De acuerdo con uno de sus usos la pila es un miembro estructural subterráneo
que tiene la función que cumple una zapata, es decir transmitir las cargas que
soporta al suelo. Sin embargo, en contraste con una zapata, la relación de la
profundidad de la cimentación con respecto a la base de las pilas es por lo
general mayor que cuatro, mientras que para las zapatas, esta relación es
menor que la unidad.
De acuerdo con su segundo uso, una pila es el apoyo, ya sea de concreto o de
mampostería para la superestructura de un puente. Puede considerarse a la
pila en sí misma, como una estructura que a su vez debe estar apoyada sobre
una cimentación adecuada. La base de una pila puede descansar directamente
sobre un estrato firme o puede estar apoyada sobre una serie de pilotes. Los
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cuerpos de pila situados en los extremos de un puente reciben el nombre de
estribos.
Las dimensiones del cuerpo de una pila están restringidas entre otras cosas por
la magnitud de las reacciones de lo apoyos, la distancia para la dilatación de la
superestructura y la distancia entre armaduras y trabes.
ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE Y PILA
Las soluciones posibles, ¿cómo ha de elegirse el mejor proyecto de puente
para un caso particular? En la práctica el planteamiento del proyecto de los
cimientos -pilas y estribos- y de la superestructura constituye un problema
general en el que cada parte está influenciada y depende de cierta forma por
las otras.
En primer lugar el puente ha de tener cierta capacidad y resistencia para
satisfacer el tráfico que transita, además deberá de ser la más apropiada,
económica, factible para su construcción y tendrá que satisfacer ciertas
características estéticas y de vida útil.
Entre las cosas más importantes que deben tomarse en cuenta para la elecciónde las características básicas de la estructura y cimentación de un puente,
figuran las siguientes:
1. Los grandes claros horizontales y verticales necesarios para la
navegación (cuando el puente cruza un brazo de mar o río) pueden afectar el
planteamiento del proyecto de tal manera que únicamente son factibles las
estructuras de tramos largos y altos.
2. Es posible que se requiera una estructura de gran altura y con tráfico
continuo, por lo que es conveniente utilizar algunos puntos altos de
cimentación y de tramos altos.
3. Los accesos largos y elevados pueden resultar mucho más costosos que
es posible que convenga más una estructura de un nivel más bajo y un tramo o
tramos móviles.
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4. Los puentes de tablero superior proporcionan una mejor vista del paisaje
que los de tablero inferior, especialmente en los puentes carreteros de manera
que, si los claros verticales no son importantes para tramos de igual longitud,
los arcos y /o vigas rectas de los puentes de tablero superior resultan más
económicas que las de tablero inferior además, se requieren pilas más
pequeñas.
5. Debe tomarse en cuenta la elección del material para la construcción, ya
sea concreto o acero, ya que cada uno, además del costo, es particularmente
apto para ciertos tipos de estructura.
6. La topografía del terreno influye claramente en el diseño de la
cimentación y en algunos casos puede ser de utilidad en la construcción de la
misma. 7. La cantidad de fondos disponibles para el proyecto, si bien puede
condicionar muchas de las acciones del ingeniero, no es una excusa para que
se deje de lado la seguridad de la obra, antes, durante y después de su
construcción.
8. El tipo de tráfico también puede ser una limitante en el diseño de la
estructura, por ejemplo un puente ferroviario requiere de una estructura rígida,
de manera que es más aconsejable el empleo de vigas robustas y pilas
adecuadas.
9. Las preferencias personales del propietario, del arquitecto y las del
propio ingeniero pueden tener gran importancia al hacer la elección.
Es importante mencionar que, para estimar las cargas que han de utilizarse en
el análisis preliminar de las pilas y estribos deberán considerarse básicamente
tres tipos de cargas:
- Cargas muertas o peso propio de la estructura.
- Cargas vivas o variables, como son el paso de los vehículos a ciertas horas.
- Cargas accidentales, como las fuerzas sísmicas, de viento, oleaje y nieve.
- Cargas imprevistas como impactos y explosiones.
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Hay pilas huecas, macizas, dobles y de variadas formas, todas ellas según las
necesidades del constructor sin embargo, la elección de una u otra forma de
pila trae consigo ciertos problemas constructivos, sobre todo si se van a utilizar
en puentes marítimos, pues el oleaje intenso, las mareas y la sola presencia
del agua son obstáculos difíciles de superar y en ocasiones es necesario
utilizar equipo especializado para la excavación e hinca de ciertos tipos de
pilas.
MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN
Las pilas estibadas se construyen cavando un pozo hasta el nivel de desplante
de la cimentación y se construye la pila dentro del mismo. Las paredes del
pozo excavado deben ademarse para evitar que se derrumben al construir la
pila, pueden estibarse con forros metálicos cilíndricos o bien tablestacas. La
perforación puede hacerse de varias formas, como por ejemplo utilizando un
líquido espeso en vez de ademe (lodo bentonítico) o bien por medio de
maquinaria y, en caso de que la pila deba colocarse sobre la superficie del mar,
puede usarse una ataguía que sirva de protección -esto es que contenga elagua alrededor de la excavación- mientras se construye la pila.
Por otro lado, las pilas también pueden construirse utilizando cajones, esto es
cajas o cilindros que se hincan hasta cierta profundidad y sirven como cimbra
de la pila y forro exterior cuando ésta queda terminada. El material dentro del
cajón puede extraerse a mano o bien por dragado, también puede inyectarse
aire comprimido en el extremo inferior del cajón formando una cámara
hermética lo que facilita la limpieza del fondo de la excavación sin embargo,
este procedimiento conocido como método del aire comprimido puede tener
riesgos para la salud de los trabajadores.
Cuando debe trabajarse en suelos con alto contenido de arcillas con poca
presencia de agua puede utilizarse el método Chicago, que es similar al
método de ademado. apoyo de la pila.
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PILOTES
Los pilotes son miembros estructurales con un área de sección transversal
pequeña en comparación con su longitud. Se hincan en el suelo a base de
golpes generados por maquinaria especializada, en grupos o en filas,
conteniendo cada uno el suficiente número de pilotes para soportar la carga de
una sola columna o muro.
FUNCIÓN DE LO PILOTES
Fundamentalmente los pilotes son parte de la infraestructura y pueden
utilizarse para transmitirlas cargas de la superestructura y las del resto de la
infraestructura a través de estratos se suelos flojos e inconsistentes, agua o
aire hasta estratos cuya capacidad de carga sea capas de soportar dichas
cargas. Evidentemente los pilotes se utilizan cuando las condiciones del suelo
no son adecuadas para el empleo de zapatas o losas de cimentación o cuandola construcción de estas en los lugares dispuestos para su emplazamiento son
inadecuadas, antieconómicas o bien no viables. Por consiguiente los pilotes
van generalmente asociados con problemas difíciles de cimentación y con las
condiciones peligrosas del suelo. Sin embargo, esto no significa que las
cimentaciones sobre pilotes sean peligrosas, es una advertencia para los
inexpertos e imprudentes, particularmente para los propietarios y constructores.
El planteamiento de una cimentación con pilotes -y frecuentemente la
realización de ésta- requiere obtener todos los datos que puedan conseguirse
de un modo razonable sobre las características del suelo sobre el que se va a
cimentar, estudiar y comprobar las posibles soluciones para la cimentación,
eliminar hasta donde sea posible, toda incertidumbre que pueda evitarse y
respetar el sano criterio profesional de la ingeniería.
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TIPOS DE PILOTES
Los pilotes se construyen en una gran variedad de materiales, longitud y forma
de su sección, y que se adaptan a diversas necesidades de carga, colocación y
economía. Entre algunos de los más comunes tenemos:
1. Pilotes de madera: Son el tipo de pilote más antiguo, ya desde la época
del Imperio Romano se utilizaban. Proporcionan una cimentación segura y
económica con ciertas restricciones, su longitud está limitada por la altura de
los árboles disponibles.
2. Pilotes de concreto: Son de los más usados en la actualidad, los hay de
sección circular, cuadrada y octagonal y en tamaños de 8, 10 y 12 metros.
Pueden dividirse en dos categorías: colados en el lugar -in situ- y pre-colados.
Los colados en el lugar pueden ser con o sin ademe. Los pre-colados pueden
ser también pre-esforzados con el fin de reducir las grietas que se forman por
el manejo e hincado además de que proporciona resistencia a los esfuerzos de
flexión.
3. Pilotes de acero: Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y
usualmente se llena de concreto después de hincados, y si el hincado es
violento es posible utilizar perfiles I o H de acero.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Algunas de las desventajas que presentan los pilotes son:
- La dificultad de aumentar o reducir su longitud en caso de que ésta no
sea bien estimada.
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- Es difícil saber a simple vista cuando un pilote ha fallado, ya que no es
necesario que el pilote desaparezca en las profundidades subterráneas ni
tampoco que se rompa o doble.
- Si un pilote es colocado en un lugar equivocado, ya no es posible su
extracción para reutilizarlo.
- Resultan convenientes cuando las condiciones del suelo no son
favorables para la utilización de otro tipo ce cimentaciones.
FUNCIONAMIENTO GENERAL DE UN PILOTE BAJO CARGA
Un pilote puede hincarse dentro de un estrato profundo de suelo granular u
cohesivo, cuando se carga un pilote con una carga vertical P aplicada sobre el
cabezal del mismo, éste tiende a penetrar más dentro del suelo, lo que genera
un cierto comportamiento bajo carga. Los pilotes se pueden clasificar cono
pilotes de punta y pilotes de fricción. Un pilote de punta obtiene casi toda su
capacidad de carga de la roca o estrato de suelo que está cerca de la punta y
muy poca del suelo que rodea su fuste.
Hay pilotes de varias formas de sección, como ya se había mencionado, así
como también hay pilotes cuyo tamaño de sección cambia con la longitud del
mismo y son los pilotes cónicos, éstos tienen una gran ventaja ya que al
hincarse una parte de la carga es soportada por la punta del pilote.
Como se dijo anteriormente, los pilotes también pueden trabajar en conjunto, Si
los pilotes son de punta cada uno trabajará como un pilar y descargarádirectamente sobre el suelo o roca; si los pilotes son de igual tamaño, sección,
inclinación y penetración.
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ELECCIÓN DEL TIPO DE PILOTE
La manera de elegir un determinado tipo de pilote se basa en las condiciones
del subsuelo, las características de hincado del pilote, el comportamiento
esperado de la cimentación y la economía; éste último aspecto debe basarse
en el costo total de la cimentación y no únicamente en ele costo de los pilotes.
TIPOS DE CARGAS EN PILOTES
Las estructuras están sometidas a un conjunto de cargas combinadas y no
únicamente a cargas verticales o laterales, por esta razón las cimentaciones
deben ser capaces de soportar momentos. Debajo de estructuras como muros
de compuertas, muros de sostenimiento y edificios ordinarios se producen
fuerzas verticales hacia abajo causadas por el peso de la estructura y que
suelen ser mucho mayores que las fuerzas hacia arriba producidas por los
momentos provocados por las cargas laterales.
Cuando deben transmitirse al subsuelo fuerzas laterales por medio de un a
cimentación piloteada, es importante el decidir si se deben hincar algunos
pilotes inclinados. Esta decisión debe basarse en la capacidad de los pilotes
para soportar cargas laterales. Cuando las cargas laterales por pilote exceden
a la carga vertical que puede soportar un pilote vertical, es necesario utilizar
pilotes tanto verticales como inclinados.
Cuando se usan pilotes verticales e inclinados, y si están hincados a la misma
profundidad y trabajan por punta, se puede suponer que la capacidad de carga
axial de cada uno de ellos es la misma; cuando los pilotes son de fricción
puede hacerse la misma suposición bajo las mismas condiciones.
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CONCLUSIONES:
En la elaboración de este trabajo se han tratado de visualizar a grandes rasgos
los distintos tipos de cimentación que existen y se utilizan comúnmente, sus
ventajas y desventajas. La elección de alguno de alguna de estas
cimentaciones o combinación de ellas dependerá en parte de lo complejo del
problema de cimentación a resolver, del tipo de suelo en que se trabaje, de los
recursos -humanos, tecnológicos, económicos, etc.- con los que se cuente y de
la experiencia y criterio del constructor, quien debe anteponer sobre todo, la
seguridad y buen funcionamiento de la cimentación.
La cimentación tiene varias formas de construcción por las cuales necesita
diferentes formas de construcción, aquí tenemos hormigón armado y hormigón
de mesa además de la mampostería que son 3 tipos reforzada, la combinada y
la simple.
La importancia de la cimentación es transmitir de manera correcta el peso de la
vivienda hacia el suelo para que esta pueda seguir en pie además resista los
movimientos telúricos que ahora se tornaron más frecuentes en los últimos
tiempos, además ofrece seguridad a largo plazo para que la estructura logre
preservar a lo largo del tiempo, no solo eso ya que el suelo varia por diferentes
regiones y la cimentación ayuda a que la estructura no colapse.
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BIBLIOGRAFÍA
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Freddy Ramiro Flores Vega. Slideshare.com. [Online].; 2014 [cited 2014 11 04.
Available from: HYPERLINK
Juarez Badillo E, Rico Rodriguez A. Mecanica de suelos. tomo II ed. Mexico:
EDITORIAL LIMUSA; 2009.
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