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8/19/2019 cimentaciones-130218120612-phpapp01

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CIMENTACIONES

•La cimentación es la parte de la estructura de un edificio que esta en contacto

directo con el suelo, es la que permite equilibrar y transmitir al terreno lascargas propias del edificio y de las personas que lo habitan.

•Las cimentaciones son toda una especialidad dentro de la Ingeniería, misma

que se relaciona con el comportamiento del suelo y la forma en que esta

transmite al terreno las cargas correspondientes, por lo que estas se clasificanprimeramente en dos grandes apartados:

• 1.- Cimentaciones superficiales o poco profundas.-Son las que

se caracterian porque su profundidad no e!cede de un par de

"eces el ancho del cimiento.

• 2.- Cimentaciones profundas. Son aquellas que por las

condiciones del terreno, no es posible una cimentación superficial y,

se recurre a la b#squeda de estratos resistentes a mayor

profundidad a fin de garantiar la estabilidad de la estructura.


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• REQUISITOS QUE DEBE DE CUMPLIR UNA CIMENTACION

1.- Los cimientos no debe!n "o#c$se o des#i%$se sobe e#teeno.&.- '$st$ donde se$ (osib#e) deben e"it$se #os

$sent$mientos de #$ const*cci+n) en c$so de seine"it$b#es (o #$s condiciones de# s*bs*e#o) se debe!(e"e en e# dise,o de #$s ciment$ciones ($$ *e se(oecten e#ementos de conto# /id!*#ic$) (eo en nin0nc$so se $ce(t$n $sent$mientos di2eenci$#es.3.- En %on$s de $#to ies0o s4smico) se deben (e"e #$s

2om$s de cont$est$ s*s e2ectos 5P*eden i0idi%$se #$sest*ct*$s6) o (*ede dise,$se *n$ ciment$ci+n *econt$este #os e2ectos te(id$toios 5Mo". 7etic$#es6)medi$nte (i#otes es(eci$#es ti(o $moti0*$do #os e2ectos*nd*#$toios 5Mo". 'oi%ont$#es6 (o e8em(#o medi$nte(i#otes mont$dos sobe dis(ositi"os BALIN) *e (emiten e#mo"imiento *nd*#$toio de# teeno) sin *e se m*e"$ #$

($te de# edi2icio *e est$ sobe e##os.9.- En nin0n (*nto de #$s ciment$ciones #$s c$0$s*nit$i$s sobe e# teeno e:cede!n #$ c$($cid$d de c$0$de# mismo 5teeno6.;.- P$$ ciment$ciones $ b$se de (i#otes) estos no debe!nso(ot$ c$0$s m$oes *e #$s esti(*#$d$s (o #osc!#c*#os. As4 mismo no debe$ en este c$so) o en c*$#*ieot$) conside$se nin0*n$ c$($cid$d de c$0$ de# teenos* e2ici$#


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$n este tema nos referiremos e!clusi"amente a las cimentaciones superficiales, es

decir las que est%n desplantadas sobre el terreno situado inmediatamente deba&o

de la misma '(.(( m a ).(( m de profundidad apro!.* y teniendo esta la suficiente

capacidad de carga para soportar las construcciones así apoyadas. $stas est%n

representadas por los tipos siguientes:

+. apata aislada.-$stas suelen ser cuadradas, rectangulares, dados y puntales

' raramente circulares* y, se construyen para soportar columnas a fin de transmitir

menores presiones al terreno de acuerdo al %rea propia de la apata. $stas se

construyen de concreto reforado y pueden ser de lindero, esquina y apata central.

• ados: suales en terrenos rocosos.

• apatas: suales en terrenos duros y semisua"e, 'o sua"es con estructura ligera*.

/ueden ser cuadradas, rectangulares, redondas, poligonales o circulares. 0ambi1n

pueden ser con carga al centro o aun e!tremo.

• /untales: suales en terrenos duros y semisua"es. 2on estructura ligera y

pro"isionales3 puede ser a base de hincar polines, "igas, "igetas met%licas etc.

• 4ota.- 2omo protección adicional contra asentamientos diferenciales producidas por

poca capacidad de carga del estrato, o por e!pansión , se recomienda ligar la

cimentación y la estructura por medio de:

• 5*.-6igas de cimentación: 'nión a ni"el de apatas*.

• 7*.- alas o cadenas intermedias: 'nión a mitad de castillos, en cimientos o muros*.

• 2*.- alas o cadenas de cerramiento: ' nión a ni"el de altura de puertas y "entanas*


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+. apata corrida y contratrabes.-$stas suelen ser de concreto reforado de forma

rectangular, con una longitud mucho mayor que su ancho y se utilian para

soportar muros cargadores o "arias columnas consecuti"as sobre líneas

especificas. 5 tra"1s de las apatas corridas se trasmiten al terreno presiones

mas ba&as, de tal forma que son e!celentes en caso de suelos de ba&aresistencia o cuando se requiere la transmisión de cargas grandes.

Son recomendables para desplantar en estratos duros, semiduros y sua"es.

2ontratrabes: suales en terreno rocoso.

apatas corridas: suales en terreno duro, semiduro y semisua"e, pueden sercon carga al centro , de lindero o e!c1ntricas o para muros de contención.

8ampostería corrida: usuales en terrenos duros, semiduros , o sua"es para

estructura ligera.


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+. Losa de cimentación 'elgadas y 9ruesas*.- $stas tambi1n son de concreto

reforado y se utilian cuando la resistencia del terreno es muy ba&a o cuando

las cargas a transmitir son muy altas3 obligando así, al uso de e!tensas %reas de

desplante, llegando incluso a ocupar toda el %rea de construcción.

$s con"eniente o recomendable fraccionarlas por medio de ner"aduras para

obtener así losas apoyadas en un solo sentido, su calculo o armado es igual al

de cualquier losa de concreto, solo que la carga en "e de actuar de arriba

hacia aba&o, procede de forma contraria, y es igual a la reacción del terreno o

fatiga que se acepte por m, y su armado ira en la parte superior para

momentos fle!ionant1s positi"os y en la parte inferior para los negati"os.


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Columna

Zapata cuadrada

5/505 5ISL55 25;55

Pedestal o dado

Columna

Pedestal odado

Zapata cuadrada

7

7

7

f NAF

S$L<

apata

apata


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5/505S 5ISL55 ;$20549L5;

Zapatarectangular

2olumna

L

7

/edestal o

dado

apata

L

7

Zapata rectangularde lindero

L

7

Zapata rectangularde esquina


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5/505S 2


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Sótano

Sótano

0rabes y columnas

reforadas

Losa de cimentación de concreto reforado

Losa de cimentación de concreto reforado

Sótano

Sótano

8uro "iga reforados

2olumnas de concreto reforado

L


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$l dise=o de cimentaciones es toda una especialidad y en ella se con&ugan la

habilidad y el gusto del ingeniero proyectista para apro"echar al m%!imo los

factores estructurales así como las características del terreno. 5sí en la

practica real nos toparemos con una "ariedad de cimentaciones combinadas,

en donde se entremeclan casi todos los tipos.

$s de recordar que si una losa de cimentación transmite al terreno presiones

mayores que la capacidad de carga de este, es lógico que deberemos recurrir

a soportar los edificios en estratos mas resistentes a mayores profundidades,

lleg%ndose al uso de las cimentaciones profundas.


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Las cimentaciones profundas se utilian por "arias raones, que discutiremos a

continuación:

+. 2uando el terreno no posee la resistencia suficiente al esfuero

cortante por ser muy sua"e, se buscan estratos mas resistentes a

mayor profundidad, claro esta sin descuidar el factor económico.

. 2uando el edificio es muy masi"o y las presiones a transmitir songrandes y rebasan la capacidad resisti"a del terreno para ser

cimentado sobre una losa de cimentación.

). 0ambi1n suelen utiliarse las cimentaciones profundas en suelos

muy arcillosos o arcillas e!pansi"as muy potentes, es decir de gran

espesor. $n este caso se recurre al uso de pilota&es por fricción.

Las cimentaciones profundas por pilotes son especiales en el caso de

puentes sobre ríos caudalosos o en onas pantanosas e, inclusi"e se han

utiliado con mucho 1!ito en la construcción de plataformas petroleras.

2I8$4052I


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La torreLatinoamericana con

sus ?) pisos es una

estructura cimentada

sobre un ca&ón de +)

metros de profundidad

que se apoya en mas

de )@( pilotes de

e!tremo ancho,

desplantados a )).@

metros sobre una capa

delgada arena, situada

entre depósitos

lacustres de arcilla

muy compresible.


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La torre de /isa es un e&emplo de

estructura cimentada sobre pilotesde madera de cedro que act#an

como pilotes de fricción. $stos se

dispusieron sim1tricamente en

distribución conc1ntrica sobre la

base circular de desplante de la

torre.

$n +AB, 0erracina presento una

e"aluación de los asentamiento que

ha e!perimentado la torre,

present%ndose un hundimiento de

mas de +.(( metro m del lado norte,mientras que del lado sur el

asentamiento es del orden de los

).(( metros.


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/uente Internacional de 4ue"o Laredo


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Las cimentaciones profundas suelen ser de "arios tipos , entre ellas se

cuentan:

+. /ilotes.-Son estructuras generalmente de concreto reforado,

pero pueden ser de perfiles de acero e incluso de maderas decedro encino o pino simplemente. Son elementos muy esbeltos

y su sección trans"ersal n es mayor de +,( mts, los mas

comunes son de concreto reforado circulares con di%metros de

)( a B( cms.

. /ilas.-2uando los elementos d soporte son de secciones mayorde +( cms pero no e!ceden de su doble, se denominan pilas y

pueden ser de sección circular, o"oidea y rectangulares. Son

comunes las pilas de los puentes "iales, mismas que siempre

son de concreto reforado.

). 2ilindros o 2a&ones.- Son elementos de concreto reforado que

se construyen huecos por cuestiones económicas y de peso,

sus di%metro suele "ariar entre ).(( y B.(( metros. Se llaman

cilindros cuando su sección es circular y ca&ones cuando con

paralelepípedos. $stos pueden traba&ar simples o en batería.


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;oca sana

Suelo

sua"e

/ilote/ila 2ilindro o

ca&ón2a&ones en

batería

0ipos de cimentaciones profundas

X


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X

Los pilotes se utilian con "arios fines, entre ellos est%n:

+. /ara transmitir las cargas de los edificios a mayor profundidadhasta los estratos de suelos mas resistentes, conoci1ndose estos

como pilote de punta..

. 0ransmitir la carga al mismo suelo blando parque por fricción

garantice la estabilidad de las estructuras

). /roporcionar el ancla&e adecuado a ciertas estructuras 'comotablestacados* o resistir fueras laterales ' caso de pilas de

puentes* ya sean de suelo u otro material.

?. 5umentar las fueras resisti"as a "arias estructuras a fin de

contrarrestar los momentos de "olcadura o fueras de

desliamiento ' caso de muros de contención, cisternas yedificios cerca de taludes*.

@. $"itar los efectos de la erosión o soca"ación como en pilas de

puentes, en muelles o atracaderos.

B. /roteger estructuras marítimas como plataformas, muelles.


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e acuerdo a la forma en que traba&aran, es decir, como transmitir%n las

cargas al terreno, los pilotes se clasifican como:

+. /ilotes de punta.-estos son hincados a unaprofundidad en la cual se incrustan en un estrato

resistente, transmitiendo las cargas del edificio en

este estrato.

. /ilote de fricción.-$stos son aquellos que transmiten

la carga al mismo estrato sobre el que est%nhincados, mediante la fricción que se genera entre el

pilote y el suelo que lo rodea.

). /ilote mi!to.-$stos pilotes transmiten una parte de la

carga por punta y la carga restante se distribuye por

fricción sobre el suelo.

2uando las condiciones y estratigrafía del lugar lo permita, los pilotes de punta

siempre deber%n ser los primeros en seleccionarse, ya que son las mas

seguros puesto que al transmitir las cargas a mayor profundidad, el edificio no

e!perimentara inclinaciones ni asentamientos fuertes y su estabilidad ser%

mayor.


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Suelo blando

Lente resistente

Lente resistente

;oca sana

Pilotes

2imentación de

edificio

$n la figura se ilustra la e!istencia de lentes de material resistente, en los que

apoyan algunos pilotes y otros descansan en el estrato de roca sana mas

aba&o. $n esta distribución, es de esperarse que con el tiempo las lentes de

material firme &unto con los pilotes que soportan y parte del edificioe!perimenten un descenso, pues las cargas inducidas pro"ocaran que el suelo

sua"e llegue a la fatiga propiciando la consolidación del suelo ba&o las lentes

indicadas. $sto pro"ocara un hundimiento desigual en el edificio.


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Los pilotes deconcreto pueden ser

prefabricados e

hincados a golpes con

maquina piloteadora

' llamada 8artillo,

como se "e en la foto*o hincados por

presión neum%tica.

5dem%s los pilotes

tambi1n pueden ser

colados en el lugar,

en una e!ca"aciónrealiada

pre"iamente.


22/28

8aquina martillo de presión de aire hincando pilotes de

acero, perfiles C/


23/28

8aquina martillo de iesel

hincando pilotes de acero

perfiles C/.


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8artillo "ibratorio hincando perfiles de acero para

la construcción de una pila.


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La capacidad de carga en pilotes, se determina com#nmente por "arios

criterios, entre los que se pueden mencionar los siguiente:

+. 2riterio din%mico.- Se basa en la aplicación de formulas din%micas en las

cuales inter"iene la energía comunicada al pilote por el impacto del

martillo de hinca. Se aplica e!clusi"amente a los pilotes de punta

hincados al golpe.

La falla de este m1todo consiste en ignorar la respuesta de los materiales

al impacto, pues se desarrollan fueras resistentes "iscosas y de inercia

en el sistema pilote-suelo, debido a que la penetración tiene lugar duranteun bre"e tiempo y, como sabemos estas fueras "iscosas e inerciales no

se presentan en el caso est%tico y hacen que la correlación entre la

resistencia din%mica y la est%tica sea casi imposible de realiar. /or esto

ultimo, las formulas din%micas no se recomiendan en ning#n caso y no

deben de utiliarse para el calculo de la capacidad de carga en pilotes.

. 2riterio empírico.- Se basa en la aplicación de formulas de capacidad de

carga de pilotes a partir de criterios o e!periencias locales. 8uchas

formulas son tales que adoptan factores de seguridad demasiado altos, lo

que conduce a cimentaciones muy costosas y, por tal moti"o, tampoco se

&ustifica la estimación de la capacidad de carga de pilotes tomando en

cuenta estos criterios.


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). 2riterio est%tico.- $n este la capacidad de carga del pilote se determina a

partir de una teoría que "al#e la capacidad de carga del suelo, a partir de

ensayes de resistencia. $n este criterio se e!ige que se tenga una

completa e!ploración del suelo y se realicen los ensayes de laboratorio yen el lugar. 5 partir de estos resultados de laboratorio e Din situE, el

ingeniero podr% utiliar alguna de las formulas ya indicadas en el capitulo

cuatro de este mismo traba&o. Se debe de considerar un factor de

seguridad del orden de ) cuando las cimentaciones se calculen con las

cargas "i"as y muertas permanentes.

$l me&or m1todo para determinar la capacidad de carga de un pilote, es el

realiar una prueba de carga en el lugar. esgraciadamente no siempre se

realia por el costo y el tiempo que este tipo de ensaye requiere, sin embargo

recomendamos que no se escatime esta recomendación dada la importancia

y el costo del edificio.

n aspecto que no debe pasarse por alto es la interpretación de los

resultados de un ensaye de prueba, ya que este siempre se realia sobre un

solo pilote, cuando en realidad, el edificio esta desplantado sobre muchos de

ellos y, la capacidad de carga de un con&unto de pilotes no es proporcional a la

capacidad de carga del numero de pilotes hincados.


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5 tra"1s de un prueba de carga sobre un pilote, se puede obtener la siguiente

información:

+. La capacidad de carga ultima por punta del pilote, para esto esnecesario el realiar primero la e!ca"ación hincando un tubo hueco

e introducir dentro de este ultimo el pilote e hincarlo sobre el estrato

resistente, determin%ndose así la capacidad por punto del pilote.

. La capacidad de carga por fricción lateral del pilote, es determinada

cuando este se hinca sobre estratos potentes de arcilla blanda.

Los pilotes colados en el lugar son aquellos que se construyen en el sitio

mediante el colado de concreto reforado en una e!ca"ación pre"iamente

realiada. La capacidad de carga de los pilotes colados en el lugar se

determina como se indico anteriormente para los pilotes prefabricados

hincados al golpe.

Los pilotes de acero suelen ser perfiles tubulares de gran calibre o secciones

C/. Las secciones tubulares se hincan en el terreno y posteriormente se

rellenan de concreto cuando los perfiles alcanan la profundidad de

desplante. /ueden hincarse en suelos muy firmes en donde es difícil hincar

los pilotes de concreto.


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El ingeniero debe estudiar la economía relativa de lacimentacion superfcial o prounda, según sea el caso, sinembargo, debe cuestionarse lo siguiente:

1. ¿A que proundidad debería de cimentarse unedifcio?

. ¿!abría que proteger la e"cavaci#n mediante unmuro o pantalla durante la construcci#n para

evitar la penetraci#n o desprendimiento delterreno?

$. ¿%eria necesario abatir el nivel re&tico parae"cavar ' construir la cimentaci#n? ( en casoafrmativo, ¿ que m)todo debería emplearse para

ello?*. ¿!abría peligro de da+os a los edifcios

ad'acentes?

. ¿-u&nto se asentaría el edifcio terminado? ¿seriauniorme este asentamiento?

¿/u) esuer0os ' distribuci#n de los mismos

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