Informe Construccion Cimentacion Final.docx

FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

CONSTRUCCIÓN TEMA: “CIMENTACIONES”

LUGAR:

CAJAMARCA

FECHA:

29 DE SETIEMBRE DE 2018

INTEGRANTES: 

EINER, ABANTO MUÑOZ



MARIA GABRIELA, TANTALEAN ALVAREZ



LUIS CESAR, SILVA CARRASCO

DOCENTE: ING. IVAN HEDILBRANDO MEJIA DIAZ

CICLO: VII Cajamarca, setiembre de 2018.

1

INDICE RESUMEN:......................................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN I.

OBJETIVOS.............................................................................................................................4

II.

ANTECEDENTES...................................................................................................................5

III. MARCO TEORICO..................................................................................................................9 IV. METODOLOGÍA....................................................................................................................18 V.

CONCLUSIONES:.............................................................................................................18

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:...............................................................................21

VII. PANEL FOTOGRAFICO ………………………………………………………………………………………………….. VIII. VIDEO ILUSTRATIVO…………………………………………………………………………………………………..

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RESUMEN: El presente trabajo, nos informará de los diversos tipos de cimentaciones que se pueden aplicar en una construcción de acuerdo al tipo del suelo de fundación. Se partirá desde un enfoque teórico para poder conocer e identificar los tipos o clases de cimentaciones existentes para de este modo llevarlo al campo de la práctica ya que en la carrera o ejercicio cotidiano del ingeniero civil se sabe que la cimentación de una edificación es de suma importancia ya que constituye el punto de inicio de una obra y la más esencial ya que de ello dependerá la resistencia de toda la estructura. El diseño de las cimentaciones dependerá por tanto no solo de las características del edificio sino también de la naturaleza del terreno. La importancia del conocimiento de los caracteres propios del suelo se pone de manifiesto desde el momento de la propia ejecución de la obra por su influencia sobre la seguridad de los trabajadores. Una cimentación inadecuada para el tipo de terreno, mal diseñada o calculada se traduce en la posibilidad de que tanto el propio edificio como las fincas colindantes sufran asientos diferenciales con el consiguiente deterioro de los mismos pudiendo llegar incluso al colapso. Se pueden clasificarse de un modo general en cimentaciones superficiales y profundas. A partir de esta clasificación general comenzaremos por ahondar el estudio de las cimentaciones.

INTRODUCCIÓN:

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Los ingenieros civiles nos encargamos del diseño y construcción de todo tipo de estructuras, las mismas que deben ser construidas en un terreno en específico, cuyo estudio es fundamental para una de las partes más importantes, sino la de mayor jerarquía, en la edificación, nos estamos refiriendo a la cimentación. Las Cimentaciones son las bases que sirven de sustentación al edificio; se calculan y proyectan teniendo en consideración varios factores tales como la composición y resistencia del terreno (suelo de fundación), las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden, tales como el efecto del viento o el peso de la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos. Así mismo podríamos definir como la parte de la estructura cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes). En el presente informe haremos una breve descripción sobre las cimentaciones, sus tipos, procesos constructivos e importancia de las cimentaciones en las edificaciones.

I.

OBJETIVOS

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OBJETIVO PRINCIPAL

-

Estudiar y reconocer los tipos de cimentaciones (Superficiales y Profundas) para una posterior elección de la cimentación de acuerdo al tipo de suelo de un proyecto.

OBJETIVOS SECUNDARIOS -

Determinar el tipo y profundidad de la cimentación. Evaluar la capacidad de carga de la cimentación. Hacer correctamente los cálculos determinando los tipos de cimentaciones a trabajar, para obtener un resultado óptimo.

II.

ANTECEDENTES García. A (1997), en su proyecto de investigación “LA EVOLUCION DE LAS CIMENTACIONES EN LA HISTORIA DE LA ARQUITECTURA, DESDE LA PREHISTORIA HASTA LA PRIMERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL.” Menciona que, en la Arquitectura Griega, las zapatas corridas fueron las empleadas, más 5

frecuentemente, para el apoyo de los muros y de las columnatas de los edificios y su trazado correspondía, esquemáticamente, al diseño de la planta de cada uno de ellos. Así, en el Tolos de Epidauro, los tres anillos concéntricos de zapatas corridas correspondían, respectivamente, al peristilo dórico, al muro de la Celia y a la columnata corintia más interna. Y, en el templo de Délos, las zapatas corridas señalaban el trazado de las columnatas exteriores y de los muros longitudinales y transversales de la Celia. Otro tanto ocurría en el Filipeion de Olimpia, en el Arsenion de Samotracia y en otros muchos ejemplos. En todos estos ejemplos, las zapatas corridas tenían, aproximadamente, el mismo ancho que los elementos estructurales que apoyaban sobre ellas. Esto indica que no se consideró la necesidad de interponer, entre el terreno y la estructura, un elemento con un área mayor que ésta para reducir las tensiones que el edificio causaba sobre las tierras. Quizá, esta necesidad no se planteó, porque estas zapatas siempre apoyaban sobre terrenos de naturaleza rocosa y soportaban elementos construidos que ya tenían grandes espesores. Según Martin (1.965), en García, menciona que las zapatas corridas habituales tenían una ancliura media del orden de 1,25 m y sobresalían muy poco (no tenían vuelo) con respecto al espesor de los elementos que apoyaban sobre ellas. Su sección vertical solía ser rectangular y la profundidad media de las zanjas era variable, entre 0,90 y 1,20 m. Cruz N. (2016), en su proyecto de investigación

“ANÁLISIS GEOTÉCNICO Y

PROPUESTA DE CIMENTACIONES SOBRE RELLENOS EN LA ZONA NOR – OESTE DE LA CIUDAD DE JULIACA” nos menciona : Las cimentaciones superficiales se pueden clasificar en tipos, atendiendo a distintos conceptos: por su forma de trabajo(aislada, combinada, continua bajo pilares, continua bajo muros, arriostradas o atadas), por su morfología (Recta, escalonada, ataluzada aligeradas y nervadas), por su forma en planta(rectangular, cuadrada, circular, anular, poligonal).

III.

MARCO TEORICO

SUELOS

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Gonzales de Vallejo, Ferrer, Ortuño, & Oteo, (2004) Menciona que: El estudio geotécnico tiene por finalidad conocer las características del terreno que soportará la obra en su fase de ejecución definiendo: • la naturaleza de los materiales a excavar • modo de excavación y utilización de los mismos • los taludes a adoptar en los desmontes de la explanación • la capacidad portante del terreno para soportar los rellenos y la estructura • la forma de realizarlos y sus taludes, tanto en fase de obra como en fase de puesta en servicio previendo los asientos que puedan producirse y el tiempo necesario para que se produzcan • los coeficientes de seguridad que deben adoptarse • las medidas a tomar para incrementarlos caso de no ser aceptables • las operaciones necesarias para disminuir los asientos y/o acelerarlos Como información previa a la realización del estudio geotécnico, y parte integrante del mismo, se debe conocer todos aquellos datos que puedan condicionar sus características, solicitaciones e influencias. En particular, y sin ánimo exhaustivo, cabe mencionar el perfil del terreno, la existencia de vertidos, canalizaciones y servicios enterrados, la existencia de posibles fallas, terrenos expansivos, terrenos agresivos, existencia y ubicación de rellenos, pozos, galerías, depósitos enterrados, la naturaleza y configuración de las cimentaciones de los edificios colindantes, etc. Es de especial interés disponer de los datos que se hayan recogido en el estudio geotécnico realizado con motivo de las obras de urbanización de la zona. Deben preverse tomas de muestras adicionales a medida que la obra avanza con objeto de detectar alteraciones en las condiciones del suelo, aparición de estratos diferentes a los previstos, alteraciones en el nivel de la capa freática, etc. A efectos del reconocimiento del terreno, la unidad a considerar es el edificio o el conjunto de edificios de una misma promoción. El número de puntos de reconocimiento, con un número mínimo de tres, debe determinarse ajustándose a las disposiciones del código técnico de la edificación que establece las

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distancias máximas entre ellos y su profundidad en función del tipo de edificio y de la naturaleza general del terreno. Clasificación física del suelo: 

Por su constitución: - Rocas: basalto, granito, caliza, arenisca, pizarra. - Suelos Gruesos: Gravas y arenas - Suelos Finos: Limos y arcillas



Por su dificultad para excavar: La referencia más común para ubicar el grado de dificultad que presenta la extracción de un material según su dureza es suponer que será removido con herramienta manual; según la que se requiere para hacerlo será su clasificación. Lo anterior es independiente del procedimiento mecánico que en realidad se emplee durante la ejecución. - Material Tipo I. Tierra: Material extraíble con pala. - Material Tipo II. Tepetate: Material extraíble con pico y pala. Con frecuencia este tipo de material se subdivide en II y IIA, de manera que el primero representa el más blando y el segundo el más duro, con piedra y boleo -

incrustados en él. Material Tipo III. Roca: material que solo cede con cuña y marro.

Tipo de Material

Densidad Media aproximada

Basalto Granito Arenisca Cementada Caliza dura Grava y arena seca Grava y arena con arcilla Arcilla ligera

3.00 2.65 2.60 2.70 1.75 2.00 1.65

I

CLASIFICACIÓN II IIA

x x

III x x x

x x x

Cimentación: Según Yepes Piqueras, (2016) menciona que: La cimentación es aquella parte de la estructura, generalmente enterrada, que transmite al terreno su propio peso y las cargas recibidas, de modo que la estructura que soporta sea estable, la presión transmitida sea menor a la admisible y los asientos se encuentren limitados (Figura 1). 8

La cimentación debe resistir las cargas y sujetar la estructura frente a acciones horizontales como el viento y el sismo, conservando su integridad. La interacción entre el suelo y la estructura depende de la naturaleza del propio suelo, de la forma y del tamaño de la cimentación y de la flexibilidad de la estructura.

Figura 1: Cargas sobre una cimentación superficial Las cimentaciones se diseñan para no alcanzar los estados límites últimos o de servicio. Los primeros llevan a la situación de ruina (estabilidad global, hundimiento, deslizamiento, vuelco o rotura del elemento estructural), mientras que los segundos limitan su capacidad funcional, estética, etc. (por ejemplo, movimientos excesivos). Se denomina capacidad portante a la máxima presión que transmite una cimentación sin alcanzar el estado último, mientras la presión admisible es aquella que no se alcanza en ningún estado límite, ya sea último o de servicio, presentando un coeficiente de seguridad respecto a la capacidad portante. Llamaremos firme al plano horizontal del estrato del terreno sobre el que se apoye la cimentación.

Montoya & Pinto Vega, (2010), encontró lo siguiente:

Clasificación: Cimentaciones superficiales

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Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del suelo, por tener éste suficiente capacidad portante o por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas. En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

-

Cimentaciones ciclópeas

-

Zapatas: Zapatas aisladas. Zapatas corridas. Zapatas combinadas.

-

Losas de cimentación.

Cimentaciones ciclópeas En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclópeo (hormigón) es sencillo y económico. El procedimiento para su construcción consiste en ir vaciando dentro de la zanja piedras de diferentes tamaños al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en proporción 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras, de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas. Este es un sistema que ha quedado prácticamente en desuso, se usaba en construcciones con cargas poco importantes. El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va hormigonando para economizar material. Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de mampostería hormigonada. La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento. Precauciones:    

Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja. Que las piedras no queden amontonadas. Alternar en capas el hormigón y las piedras. Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón.

Zapatas

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Una zapata es una ampliación de la base de una columna o muro, que tiene por objeto transmitir la carga al subsuelo a una presión adecuada a las propiedades del suelo. 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. En la figura 2, se pueden observar los tipos de zapata, que posteriormente serán expuestas con detalle.

Figura 2: Tipos de zapatas Zapatas aisladas Las zapatas aisladas son un tipo de cimentación superficial que sirve de base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo que esta zapata amplía la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que le transmite. El término zapata aislada se debe a que se usa para asentar un único pilar, de ahí el nombre de aislada. Es el tipo de zapata más simple, aunque cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas corridas en las que se asienten más de un pilar. La zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no se ve afectada por los cambios térmicos, aunque en las estructuras sí que es normal además de aconsejable poner una junta cada 3 m aproximadamente, en estos casos la zapata se calcula como si sobre ella solo recayese un único pilar. Una variante de la zapata aislada aparece en edificios con junta de dilatación y en este caso se denomina "zapata ajo pilar en junta de diapasón".

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En el cálculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en cuenta además del peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia zapata y de las tierras que descansan sobre sus vuelos, estas dos últimas cargas tienen un efecto desfavorable respecto al hundimiento. Por otra parte, en el cálculo de vuelco, donde el peso propio de la zapata y las tierras sobre ellas tienen un efecto favorable. Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las estructuras de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza heterogénea, o con discontinuidades, para que las diferentes partes del edificio tengan cimentaciones estables. La profundidad del plano de apoyo se fija basándose en el informe geotécnico, sin alterar el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a causa de las variaciones del nivel freático o por posibles riesgos debidos a las heladas. Es conveniente llegar a una profundidad mínima por debajo de la cota superficial de 50 u 80 cm. en aquellas zonas afectadas por estas variables. Zapatas corridas Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe cargas lineales o puntuales separadas. Son cimentaciones de gran longitud en comparación con su sección transversal. Las zapatas corridas están indicadas como cimentación de un elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que pretendemos los asientos en el terreno. También este tipo de cimentación hace de arriostramiento, puede reducir la presión sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades en el terreno. Otro caso en el que resultan útiles es cuando se requerirían muchas zapatas aisladas próximas, resultando más sencillo realizar una zapata corrida. Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener sección rectangular, escalonada o estrechada cónicamente. Sus dimensiones están en relación con la carga que han de soportar, la resistencia a la compresión del material y la presión admisible sobre el terreno. Por practicidad se adopta una altura mínima para los cimientos de hormigón de 3 dm aproximadamente. Si las alturas son mayores se les da una forma escalonada teniendo en cuenta el ángulo de reparto de las presiones.

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En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba escalonarse, se utilizarán encofrados. Si los cimientos se realizan en hormigón apisonado, pueden hormigonarse sin necesidad de los mismos. Las Zapatas Corridas son, según el Código Técnico de la Edificación (CTE), aquellas zapatas que recogen más de tres pilares. Las considera así distintas a las zapatas combinadas, que son aquellas que recogen dos pilares. Esta distinción es objeto de debate puesto que una zapata combinada puede soportar perfectamente tres pilares. Zapatas combinadas Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentación para dos o más pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se combinan en un único elemento de cimentación, el resultado puede ser un elemento más estabilizado y sometido a un menor momento resultante.

Losas de cimentación Una losa de cimentación es una zapata combinada que cubre toda el área que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y columnas. Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o la presión admisible en el suelo es tan pequeña que las zapatas individuales van a cubrir más de la mitad del área del edificio, es probable que la losa corrida sea más económica que las zapatas. Las losas de cimentación se proyectan como losas de concreto planas y sin nervaduras. Las cargas que obran hacia abajo sobre la losa son las de las columnas individuales o las de los muros. Si no hay una distribución uniforme de las cargas de las columnas o bien el suelo es tal que pueden producirse grandes asentamientos diferenciales, las losas deben reforzarse para evitar deformaciones excesivas. La forma de refuerzo es simplemente utilizando muros divisorios como nervaduras de vigas T conectadas a la cimentación, o bien usando marcos rígidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es entonces cuando se forman los llamados cajones de cimentación. En la figura 3 se muestran a gran rasgo la representación de losas de cimentación

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Figura 3: Losa de cimentación 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 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.

Cimentaciones semiprofundas  Pozos de cimentación o caissons.  Otras cimentaciones semiprofundas: -

Arcos de ladrillo sobre machones de hormigón o mampostería. Muros de contención bajo rasante. Micro pilotes. Pozos de cimentación o caissons Los pozos de cimentación se plantean como solución entre las cimentaciones superficiales, (zapatas, losas, etc.) y las cimentaciones profundas, por lo que en ocasiones se catalogan como semiprofundas. La elección de pozos de cimentación aparece como consecuencia de resolver de forma económica, la cimentación de un edificio cuando el firme se encuentra a una profundidad de 4 a 6 mts. Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el río, en ese caso se trabaja en cámaras presurizadas. Otras cimentaciones semiprofundas Arcos de ladrillo

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Por lo general se realizan sobre machones de hormigón o mampostería. En zonas donde la piedra es abundante suele aprovecharse esta como material de cimentación de mampostería. Para grandes construcciones es necesario efectuar en un laboratorio de ensayo pruebas sobre la resistencia de la piedra de que se dispone. Tratándose de construcciones sencillas, en la mayoría de casos resulta suficiente efectuar la prueba golpeando simplemente la piedra con una maceta y observando el ruido que se produce. Si este es hueco y sordo, la piedra es blanda, mientras que, si es aguda y metálico, la piedra es dura. Muros de contención bajo rasante Se realizan cuando no se considera necesario anclar el muro al terreno, para el sostén de la edificación, debiendo tenerse en cuenta para la ejecución de los elementos de contención, las cargas que les puedan afectar. Micro pilotes Son una variante basada en la misma idea del pilotaje, que frecuentemente constituyen una cimentación semiprofunda.

Cimentaciones profundas Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y la cimentación para soportar las cargas aplicadas, o más exactamente en la fricción vertical entre la cimentación y el terreno. Por eso deben ser más profundas, para poder proveer sobre una gran área sobre la que distribuir un esfuerzo suficientemente grande para soportar la carga. Este tipo de cimentación se utiliza cuando se tienen circunstancias especiales: -Una construcción determinada extensa en el área de austentar-. Una obra con una carga demasiada grande no pudiendo utilizar ningún sistema de cimentación especial. -Que terreno al ocupar no tenga resistencia o características necesarias para soportar construcciones muy extensas o pesadas. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

 Pilas y Cilindros.  Pilotes.  Pantallas: - pantallas isostáticas. - pantallas hiperestáticas. Pilas y Cilindros. 15

En la ingeniería de cimentaciones el termino pila tiene dos significados diferentes. 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 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 los apoyos, la distancia para la dilatación de la superestructura y la distancia entre armaduras y trabes. Hay varios tipos de pilas: las llenas de usan regularmente en puentes ferroviarios, las dobles de adaptan muy bien a puentes carreteros y las pilas T suelen usarse para librar claros sobre vías de ferrocarril o carreteras. 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.

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 16

muro. Son elementos de cimentación esbeltos que se hincan (pilotes de desplazamiento prefabricados) o construyen en una cavidad previamente abierta en el terreno (pilotes de extracción ejecutados in situ). Antiguamente eran de madera, hasta que en los años 1940 comenzó a emplearse el hormigón. La figura 4 representa pilotes prefabricados y la figura 5, dichas estructuras en vista espacial.

Figura 4: Pilos Pre fabricados e in situ

Figura 5: Cimentaciones Profundas

Función de los pilotes Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantaría normalmente una zapata o una losa de cimentación, es demasiado débil o compresible para proporcionar un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material más adecuado a profundidad por medio de pilotes o pilas.

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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: 

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 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. 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.

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 el costo de los pilotes. Tipos de cargas en pilotes La mayoría de 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. Pantallas: Son muros verticales profundos que soportan las presiones del terreno; por tanto, es necesario anclar el muro a dicho terreno. Tipos de pantallas Pantallas isostáticas: con una línea de anclajes Pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.

TIPIFICACIÓN DE CIMENTACIONES

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La tipificación entre cimentación superficial y profunda se establece según la relación entre el ancho del cimiento (B) y la profundidad del plano de apoyo (Z). No ha estado claramente delimitada, dependiendo hasta ahora del autor. En la figura 6 se presenta la relación Z/B, donde el Código Técnico de la Edificación (CTE), que es el marco normativo español por el que se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios, establece su relación para cimentaciones profundas.

Figura 6: Relación entre ancho de cimiento (B) y profundidad del plano de apoyo (Z)

IV.

METODOLOGÍA Procedimiento Constructivo 1. DELIMITACIÓN DE LA OBRA Al comenzar la obra lo primero que se realizará es la delimitación del área de trabajo en base a un cercado.

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Esta primera etapa se realiza para evitar que personas ajenas a la obra tuvieran acceso y poder evitar así posibles accidentes y/o robos de materiales y maquinaria. 2. DESMONTE, DESPALME Y DESYERBE DEL TERRENO. Una vez delimitada el área de trabajo se comenzó el desmonte, despalme y desyerbe del terreno natural con herramienta manual.

Figura 7: Desmonte, desplante y desyerbe del terreno 3. TRAZO Y NIVELACIÓN. Una vez concluidos los anteriores trabajos se procedió a realizar el trazo y nivelación con tránsito y nivel para el desplante de la edificación, y poder comenzar con las etapas de excavación.

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Figura 8: Trazo y

Nivelación

4. EXCAVACIÓN EN MATERIAL Sabiendo donde se localizarían las zapatas se procederá a excavar con maquinaria o herramientas dependiendo del tipo de suelo, el cual se localizaba a una profundidad de acuerdo al tipo de cimentación del terreno natural. Esta etapa tiene como propósito quitar todo el material y dejar al descubierto la roca, para después trazar nuevamente la ubicación de las zapatas y poder realizar los sondeos con barrena de perforación exactamente donde se requerían.

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Figura 9: material

Excavación en

5. CIMENTACIÓN DE CONCRETO CICLOPEO Una vez realizada la excavación se procedió a colocar el concreto ciclópeo con una resistencia de f’c determinada, este concreto forma parte de la cimentación ya que sobre de él se desplantaron las zapatas de concreto armado. Antes del colado del concreto ciclópeo se harán unas muestras para dar el nivel de terminado de dicho concreto, el cual es el nivel de desplante de la zapata de concreto armado. Para perfilar el concreto se utilizarán reglas de madera las cuales se apoyaban en las muestras.

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Figura 10: Cimentación de concreto ciclópeo

6. CIMENTACION DE CONCRETO ARMADO Realizado el concreto ciclópeo se procedió a trazar sobre él, las dimensiones de las zapatas de concreto, así como sus ejes en ambos sentidos, para después colocar el acero con una determinada resistencia, correspondiente de cada zapata e ir armando la zapata conjuntamente con la columna y el dado.

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Figura 11: Cimentación de concreto armado 7. El siguiente paso constructivo fue la colocación de la cimbra, para delimitar la zapata conforme a las medidas de proyecto y con un acabado común.

Figura 12: Colocación de la simbra 8. Una vez que se llevó a cabo todo lo anterior, llegamos a la etapa del colado de la zapata, dicho proceso se llevó a cabo por medio de unos canalones, ya que 24

las zapatas se encontraban a una profundidad, tal que, los canalones que traen las ollas de concreto no llegaban a tener el alcance necesario y el concreto se puede disgregar si cae de alturas considerables.

Figura 13: Colocado de la Zapata 9. Mientras se colaba, se iba esparciendo el concreto por medio de palas y un vibrador, para no dejar vacíos en el concreto y rellenar todo el volumen de la zapata. Teniendo el volumen requerido de la zapata se le fue dando la forma piramidal por medio de una regla de madera y un acabado común con la cuchara de albañil.

Figura 14: Rellenado del volumen total de la zapata 10. Las pruebas de revenimiento se realizaron antes de colar las zapatas para saber si el concreto cumplía con la especificación requerida.

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Figura 15: Pruebas de concreto

Así se concluye el proceso constructivo de una zapata.

PROCESO CONSTRUCTIVO DE CIMENTACIÓN SEMIPROFUNDA CAISSONS:

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1. LOCALIZACIÓN GEOMÉTRICA: Es ubicar el sitio exacto donde se debe construir dicho elemento

Figura 16: Localización Geométrica 2. TRAZANDO SU DIÁMETRO Rayamos el circulo por donde vamos a cortar para la excavación

3. EXCAVANDO SU PRIMER ANILLO O CUERPO Debemos procurar que, al cortar y pulir las paredes, conservemos bien la forma inicial, sin dejar que se creen paredes con sobre excavaciones Debemos tener en cuenta que esta forma de construir los anillos no es caprichosa, obedece a un diseño funcional para hacer más fácil su construcción tanto para la encofrada como para la fundida de estos.

4. UBICACIÓN DE FORMALETAS

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Figura 20: encofrado

5.

VACIADO DE SU PRIMER ANILLO

Para el VACIADO del primer anillo no hay mayores dificultades, basta tener elaborada la mezcla de concreto cerca del sitio y proceder a depositarla en su lugar.

Figura 21: Vaciado

6. EXCAVAR EL SEGUNDO ANILLO

Figura 22: Excavación 7.

VACIADO DEL SEGUNDO ANILLO 28

Luego de repetirse el mismo procedimiento que se realizó para el primer anillo se procede al vaciado del segundo anillo.

Figura 23: Vaciado segundo anillo 8. PREPARANDO EQUIPO PARA MÁS PROFUNDIDAD

Figura 24: Proceso cíclico. 9. VARILLAS DE REFUERZO EN EL INTERIOR PARA SU POSTERIO R VACIADO DE CONCRETO 10.

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PROCESO CONSTRUCTIVO CIMENTACION PROFUNDA (COLOCACIÓN DE LOS PILOTES): •

Introduciéndolos bajo carga estática con un gato.

•

Hincándolos por medio de golpes con un martillo.

•

Perforando un hoyo y vaciando concreto o insertando el pilote y luego hincándolo.

1. Pilotes hincados bajo carga estática de un gato: •

Este método de hincado se emplea donde no se permiten vibraciones o en las pruebas de carga para verificar la capacidad del pilote.

•

Requiere de un apoyo o marco de reacción.

Figura 25: Hinchado de

pilotes

2. Pilotes hincados por medio de golpes: •

Este método introduce el pilote con golpes de una maza (martillo), aplicados en la parte superior o cabeza del pilote.

•

Martillo de caída libre, simple efecto, doble efecto, diferencial, diesel, vibratorio.

•

Características importantes del equipo: energía adecuada y capacidad de guía.

Figura 26: Hinchado por golpes

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3. Pilotes perforados: •

En este método se perfora un hoyo, se introduce el emparrillado de acero y se vacía el concreto.

•

También existen los que se perfora el hoyo y se inserta el pilote prefabricado, para posteriormente hincarlo.

Figura 27: Pilotes perforados

•

Colocación del acero de refuerzo: –

Desmoronamientos y limpieza del agujero.

–

fondo seco o con menos de 4” de agua.

–

brindar el recubrimiento mínimo

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Figura 28: Acero

•

Colocación del hormigón: -

Vaciado continúo

-

uso de tremie (por agua y altura de caída).

–

Figura 29: Hormigón •

Descabece: La demolición de la parte superior de las pilas y pilotes, para integrarlos – generalmente mediante un cabezal- al resto de la estructura o de la cimentación. Para ello, se ha utilizado comúnmente equipo neumático (pistolas de aire comprimido).

Figura 30: Descabece 32

DISEÑO Y CALCULO -

La cimentación puede clasificarse atendiendo a la profundidad a la que se realiza. Así, si llamamos D a la profundidad a la que se encuentra el contacto entre la cimentación y el terreno y B la dimensión menor de la cimentación, éstas se pueden clasificar en:  Cimentación superficial o directa: D/B < 4 D < 3 m  Cimentación semiprofunda o pozos: 4 ≤ D/B ≤ 8 3 m ≤ D ≤ 6 m  Cimentación profunda o pilotaje D/B > 8 D > 6 m

PARA DISEÑAR UNA ZAPATA ES NECESARIO CONOCER.        

La resistencia del terreno Peso que recibe las columnas Dimensiones de la columna Si la columna es cuadrada la zapata será cuadrada Si la columna es rectangular la zapata será rectangular Se debe considerar el Factor de carga Fuerza máxima de rotura del concreto Valor máximo de tención del acero

PRESIÓN REAL DEL SUELO

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Se calcula el empuje que ejercerá el material lateral sobre el ademe como si fuera una cuña triangular en cuya base la presión está dada por el peso del terreno multiplicado por una constante “de empuje activo” en función de las características del suelo fundamentalmente de su ángulo de flexión interno. El valor de la presión es: P= K*w*h Carga aplicada en el centro de gravedad de la zapata

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE ZAPATAS CUADRADAS AISLADAS Área requerida, A

Simbología qe Presión efectiva del suelo

h Relleno de suelo sobre la zapata 34

qa Presión admisible del suelo

γ c peso específico del concreto

t Espesor de zapata

γ s peso específico del suelo

P D carga viva

P L carga muerta

Peralte efectivo, d

Peralte efectivo d por cortante en una direccion

Peralte efectivo d por cortante en dos direcciones

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Refuerzo por flexion

CAPACIDAD DE CARGA DE PILOTES Y GRUPO DE PILOTES

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El primer paso en el diseño de pilotes es calcular la capacidad de carga última de pilotes individuales. Existen diversos procedimientos de diseño, Después de calculada la capacidad de carga última, deberá determinarse la capacidad de carga admisible del pilote. Capacidad de Carga Última de un Pilote en Suelo Cohesivo La capacidad de carga última de un pilote está compuesta por la resistencia a la fricción y la resistencia en la punta. En arcillas la resistencia por fricción es mucho mayor que la resistencia por punta. Luego:

La resistencia por fricción lateral en un pilote está dada por:

Capacidad de Carga Admisible de un Pilote La capacidad admisible se obtiene dividiendo la carga última por un factor de seguridad. Los factores de seguridad se pueden aplicar a la capacidad de carga última o a las capacidades de carga por fricción y por punta separadamente. La capacidad de carga admisible se toma como la menor de:

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ASENTAMIENTO DE PILOTES El asentamiento de un pilote individual bajo carga de trabajo es usualmente tan pequeño que no presenta problemas. Sin embargo, el efecto combinado de un grupo de pilotes puede producir un asentamiento apreciable, debiendo ser considerado. Asentamiento de un Pilote Individual en Arcilla El asentamiento de un pilote en una capa de espesor finito que suprayace a un material incompresible puede obtenerse de la expresión.

FORMULAS DE HINCA Las fórmulas de hinca de pilotes tratan de relacionar la capacidad portante de un pilote con su resistencia al hincado. Aunque desacreditadas por muchos ingenieros, las fórmulas de hinca todavía se utilizan en el sitio, como una verificación de las predicciones de diseño utilizando la mecánica de suelos. No se recomienda el empleo de las fórmulas de hinca en el diseño de pilotes; sin embargo, a pesar de sus limitaciones puede utilizarse para ayudar al ingeniero a evaluar las condiciones del terreno en un pilotaje, revelando probablemente variaciones que no fueron aparentes durante la investigación de campo. Las capacidades de carga de pilotes determinadas en base a las fórmulas de hincado no son siempre confiables. Deben estar apoyadas por experiencia local y ensayos; se recomienda precaución en su utilización.

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Existe un gran número de fórmulas de hincado, tal como la muy conocida fórmula del Engineering News Record. La Tabla 4.1 de US Navy (1982) recomienda el empleo de fórmulas de hinca según el martillo a ser utilizado. Estas fórmulas pueden utilizarse como una guía para estimar las capacidades admisibles de los pilotes y como control de construcción cuando están complementadas por ensayos de carga.

Calculo de carga última para un pilote

La capacidad portante de un pilote está dada por la suma de la capacidad de la punta del pilote más la capacidad de resistencia debido a la fricción creada por la superficie del pilote del suelo.

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Fuerza resistente debido a la fricción:

Para hallar la fuerza resistente del pilote en la punta podemos aplicar el método de Meyerhof

Ya habiendo encontrado Qf y Qp se procede a calcular la carga última que puede soportar la estructura

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V.

CONCLUSIONES o

Se logró reconocer los diferentes tipos de cimentaciones que existen y su proceso

o

constructivo. El estudio de suelos es de gran importancia para reconocer el tipo de cimentación

o o

a aplicar. Se determinó que para un solo pobre es necesario usar zapatas conectadas. Los cálculos de cargas en cimentaciones es indispensable para evitar fallas y dar seguridad a la estructura.

o

Se concluye que las cimentaciones juegan un papel muy importante y por no decirlo hasta indispensable en el diseño de una edificación, y para ello se tiene que tener en cuenta: 1) Seleccionar el tipo y profundidad de la cimentación. 2) Evaluar la capacidad de carga de la cimentación. 3) Estimación de posibles asentamientos en las estructuras.

VI.

RECOMENDACIONES:

o o

Se recomienda un buen estudio de suelos para determinar el tipo de cimentación adecuada. Se recomienda cumplir con ciertos parámetros geométricos, de presión, conformación, que responden a las características del suelo y cargas de

o

estructuras. Hacer un estudio de calidad de los agregados a utilizar en la cimentación para

o

obtener un trabajo óptimo. Realizar ensayos para la resistencia del concreto.

Por lo tanto, el diseño de una cimentación no es algo que se realiza de manera intuitiva, sino que cumple con una metodología de diseño que evalúa desde la forma de la cimentación hasta la profundidad que esta va comprender.

41

VII.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

-

Gonzales de Vallejo, L., Ferrer, M., Ortuño, L., & Oteo, C. (2004). INGENIERIA GEOLOGICA. Madrid: PEARSON EDUCACIÓN, S.A.

-

-Montoya, J., & Pinto Vega, F. (2010). Cimentaciones. Mérida.

-

Yepes Piqueras, V. (2016). Procedimientos de construcción de cimentación y estructuras de contención. Valencia: Editorial Universitat Politècnica de València .

-

Cruz, N. (2016). Análisis Geotécnico y propuesta de Cimentaciones sobre rellenos en la zona Nor –oeste de la ciudad de Juliaca (tesis de maestría). Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez, Juliaca- Perú

-

Cruz, N. (2016). La evolución de las cimentaciones en la historia de la arquitectura, desde la prehistoria hasta la primera revolución industrial (tesis). Universidad politécnica de Madrid, España

Video de apoyo recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=_tM3USR5dag

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VIII.

PANEL FOTOGRAFICO:

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