Cimentaciones Superficiales

Las Cimentaciones Superficiales reparten la fuerza que le transmite la estructura a través

de sus elementos de apoyo sobre una superficie de terreno bastante grande que admite esas

cargas.

Se considera cimentación superficial cuando tienen entre 0,50 m. y 4 m. de profundidad, y

cuando las tensiones admisibles de las diferentes capas del terreno que se hallan hasta esa

cota permiten apoyar el edificio en forma directa sin provocar asientos excesivos de la

estructura que puedan afectar la funcionalidad de la estructura; de no ser así, se harán

Cimentaciones Profundas.

Debe considerarse como posible que en un mismo solar se encuentren distintos tipos de

terreno para una misma edificación; ésto puede provocar asientos diferenciales peligrosos

aunque los valores de los asientos totales den como admisibles.

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.

o Zapatas aisladas.o Zapatas corridas.o Zapatas combinadas.

Losas de cimentación.

Existen varios tipos de Cimentaciones Superficiales, los cuales se detallan a continuación:

Terreno Firme a Profundidad Asequible

Cimentación Continua de Mampostería u Hormigón en Masa.

Cimentación Continua de Hormigón Armado.

Macizos Aislados de Hormigón en Masa.

Zapatas Aisladas de Hormigón Armado (rígidas y flexibles).

Terreno Firme a Profundidad Media

A esta profundidad no permite las cimentaciones enunciadas en ítem anterior pero no

justifican la cimentación profunda:

Cimentación por pilares y arcos.

Cimentación por pilares y vigas.

Terreno Firme a Gran Profundidad

(Pero con posiblidad de cimentación superficial con tensiones bajas)

Cimentación por vigas flotantes de hormigón armado.

Cimentación por losa de hormigón armado.

Cimentaciones por Zapatas

Las Cimentaciones por Zapatas son un tipo de Cimentaciones Superficiales

Una zapata es un elemento estructural que sirve de cimentación a un pilar, muro u otro

elemento superficial, transmitiendo los esfuerzos que recibe de este al terreno.

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Construcción de Zapata

Las Cimentaciones por Zapatas son un tipo de Cimentaciones Superficiales

Una zapata es un elemento estructural que sirve de cimentación a un pilar, muro u otro

elemento superficial, transmitiendo los esfuerzos que recibe de este al terreno.

Clasificación de ZapatasPor sus Medidas

De acuerdo a la sección o canto de la zapata, este elemento constructivo responde de

distinta manera a las cargas que inciden sobre él. Por lo cual requiere de determinadas

dimensiones y la necesidad a veces de ir armado.

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Zapata Maciza (hormigón en masa)

La zapata maciza solo trabaja a la compresión.

Es una zapata que no necesita ir armada, aunque puede colocarse una pequeña armadura si

la carga lo requiere, y de esa manera se evita que el cimiento se abra (armadura de reparto).

Esta sección suele usarse más en zapatas o cimentaciones continuas que en zapatas

aisladas.

Zapata Rígida:(hormigón armado)

La zapata rígida suele armarse con una carga de hierro de alrededor de 25 a 40 kg/m3. En

la armadura se utilizan barras de un diámetro mínimo del orden de 12 mm para evitar

corrosiones.

Su recubrimiento mínimo es de 8 cm.

Zapata Flexible:(hormigón armado)

La zapata flexible, por sus dimensiones, está sometida tanto a esfuerzos de compresión

como de tracción. La armadura reparte los esfuerzos de tracción producidos en la zona

inferior de la zapata.

Aunque la cantidad de armadura depende del terreno y de la carga que soporta el cimiento,

suele oscilar entre 50 y 100 kg/m3.

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. Algunos métodos utilizados en cimentaciones profundas son:

Pilotes: 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.

Pantallas: es necesario anclar el muro al terreno. o pantallas isostáticas: con una línea de anclajeso pantallas hiperestáticas: dos o más líneas de anclajes.

Cimentaciones superficiales

Se entiende por cimiento la parte inferior de una estructura, empotrada en el suelo, y encargada de transmitir las acciones resultantes al terreno, el cual le sirve de sostenimiento y sujeción o anclaje.La clasificación y tipología más antigua se basa en la situación del firme, que así es como se denomina la capa del terreno que ofrece suficiente respuesta tenso-deformacional compatible con el total de la estructura.Las cimentaciones se califican como superficiales si el plano de desplante de la cimentación se encuentra cerca de la superficie, a profundidad aproximadamente menor de 3 ó 4 m, y en su entorno se encuentran estratos suficientemente resistentes como para garantizar una determinada seguridad frente al hundimiento y unos asientos tolerables por la estructura.En función de la relación entre la anchura, B (dimensión menor de su superficie de apoyo), y la profundidad en la que se ubica el desplante, D, se diferencian:

- cimentación superficial, si cumple: DB

<4 (figura 8.1a);

- cimentación semiprofunda o pozos, si cumple:4= DB

≤ 8 (figura 8.1b);

- cimentación profunda o pilotaje, si cumple:DB

>8 (figura 8.1c).

Las condiciones que se deben considerar en un proyecto de cimentación pueden resumirse en:a) Condiciones que impone la estructura

Para cualquier tipología estructural: de muros de carga, de pilares, con o sin sótanos, etc. (en realidad se debería concretar de acuerdo con las condiciones del suelo):

Seguridad de la estructura de cimentación en relación con la carga transmitida a la superficie de cimentación (comprobada a tensión normal y cortante), la resistencia propia como elemento estructural y la capacidad de asumir asientos diferenciales; por ejemplo: la estructura metálica se acomoda mejor que la de hormigón armado.

Influencia del emplazamiento y de las estructuras próximas. Posibles daños recíprocos, en cuanto atensiones debidas a sobrecargas, empujes, etc.

Estabilidad de la cimentación y del terreno involucrado. Se recomienda evitar al máximo el deterioro del material de cimentación, generalmente hormigón armado.

El factor de seguridad debe ser suficiente para garantizar que la carga de rotura esté alejada de la admisible o de trabajo.

Las tensiones que se transmiten al terreno han de ser compatibles (admisibles) con la resistencia a rotura del terreno y con las deformaciones y asientos permitidos por la estructura considerada. (Ver asientos en tema 10).

b) Condiciones que impone el suelo

Profundidad del estrato resistente al que se debe llegar para cimentar. O sea, determinar la cota de cimentación (situación del firme) y por tanto el tipo de la misma (superficial, semiprofunda o profunda).

Capacidad de asentamiento del estrato de apoyo (o de los estratos influenciados). Influencia vecinal en cuanto a vibraciones, compactación, hincado de pilotes, etc. Situación y posible variación del nivel freático El aumento de cota del nivel freático.

Implica disminución de presión efectiva (aumenta la presión neutra que se ha de restar a la total), por tanto disminuye la resistencia, como se verá más adelante; eso indica peligro de posible licuefacción de material granular fino saturado, sobre todo por terremotos.

Socavación debida a corrientes subterráneas, que provocan erosión y fuga de terreno; lo que da lugar a asientos catastróficos.

Cimentaciones Profundas

Las Cimentaciones Profundas son un tipo de Cimentaciones que solucionan la trasmisión

de cargas a los sustratos aptos y resistentes del suelo.

Entre estas cimentaciones se destacan:

Muros Pantalla son muros verticales profundos de hormigón.

Pilotes son elementos similares a los pilares, hincados a profundidad en el suelo.

Micropilotes

¿En qué casos se utilizan las Cimentaciones Profundas?

a.- Se opta por cimentaciones profundas cuando los esfuerzos transmitidos por el edificio

no pueden ser distribuídos suficientemente a través de una cimentación superficial, y en la

solución probable se sobrepasa la capacidad portante del suelo.

b.- Cuando el terreno tiende a sufrir grandes variaciones estacionales: por hinchamientos y

retracciones.

c.- Cuando los estratos próximos al cimiento pueden provocar asientos imprevisibles y a

cierta profundidad, caso que ocurre en terrenos de relleno o de baja calidad.

d.- En edificios sobre el agua.

e.- Cuando los cimientos están solicitados a tracción; tal como ocurre en edificios altos

sometidos a esfuerzos por vientos, o en estructuras que necesitan elementos sometidos a

tracción para lograr estabilidad, como estructuras de cables o cualquier estructura anclada

al suelo.

f.- Para resistir cargas inclinadas, como aquellos pilotes que se colocan en los muelles para

resistir el impacto de los cascos de barcos durante el atraque.(tablestacado)

g.- Para el recalce de cimientos existentes.

Tipología general de cimentacionesObjeto de una cimentación: transmitir al terreno de forma amortiguada las cargasestructurales que no se pueden transmitir directamente al mismo por ser un materialde baja resistencia y elevada deformabilidad.

- Cimentaciones superficiales: D/B < 4- Cimentaciones semiprofundas 4 < D/B < 8 a 10- Cimentaciones profundas 8 a 10 < D/B

Pilotes: Elementos de cimentación de gran longitud que se hincan directamente en elterreno o bien se construyen en una cavidad previamente abierta en el mismo.

La cimentación mediante pilotes es necesaria cuando la cimentación superficial osemiprofunda no es posible por razones técnicas, de dimensiones o económicas.

Forma de trabajo de los pilotes

Contribución por fuste: se basa en la fricción entre el terreno y el pilote. Es uncomportamiento tensión tangencial versus desplazamiento relativo que puedetener términos friccionales o de adherencia. F = integral de t x dAfuste

Contribución por punta: se basa en el apoyo normal en capas inferioresnormalmente más resistentes ya sea por naturaleza diferente como por mayorconfinamiento. P = integral de sn x dApuntaUna componente (cualquiera de ellas) puede ser muy superior a la otra. Elfuste puede actuar en contra, es decir, en lugar de resistir se apoya.

12.1. INTRODUCCIÓNTipología general de cimentacionesObjeto de una cimentación: transmitir al terreno de forma amortiguada las cargas estructurales que no se pueden transmitir directamente al mismo por ser un material de baja resistencia y elevada deformabilidad.- Cimentaciones superficiales: D/B < 4- Cimentaciones semiprofundas 4 < D/B < 8 a 10- Cimentaciones profundas 8 a 10 < D/BPilotes: Elementos de cimentación de gran longitud que se hincan directamente en el terreno o bien se construyen en una cavidad previamente abierta en el mismo.La cimentación mediante pilotes es necesaria cuando la cimentación superficial o semiprofunda no es posible por razones técnicas, de dimensiones o económicas.

11.2. TIPOLOGÍA DE PILOTESa) Por la forma de transmitir la carga al terreno- Columna: fuerte predominio de la componente de punta (capa resistente bajo suelo blando).- Flotantes o de rozamiento: transmisión a lo largo del pilote al suelo deformable al que se adhiere por fuste.

Según la NTE se puede establecer que:- P > 3 F el pilote trabaja esencialmente por punta- P < 3 F el pilote trabaja esencialmente por fusteb) Por la forma de puesta en obra con respecto al terreno- Pilotes de desplazamiento o hincados: se instala en el terreno desplazando en el terreno un volumen de suelo equivalente. Primero el terreno sube, pero luego solo se comprime.Se caracterizan por:- fuerte fricción suelo - pilote (el pilote queda fuertemente confinado)- alteración del suelo: en general mejora por compresión del terreno- para reducir el coste de hinca puede interesar que el pilote sea liso- Pilotes de extracción: se excava previamente el terreno donde se va a instalar el pilote. A continuación se ejecuta el pilote.Se caracterizan por:- débil fricción suelo - pilote debido a la débil tensión normal- interesa que el pilote sea rugoso para mejorar la contribución por fuste.- De extracción - desplazamiento: se excava previamente un volumen de suelo inferior al que ocupará el pilote terminado. Se hace para reducir el coste de la hinca en un terreno medio.c) por el lugar de fabricación y la forma de ejecución- Prefabricados- Ejecutados in situ