Teoria de Cimentaciones

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TEORIA DE CIMENTACIONES-CONCRETO ARMADO II

CONTENIDO

A) GENERALIDADES ............................................................................................................................ 2

1. DEFINICION ................................................................................................................................. 2

2. PRESIONES EN SUELOS .............................................................................................................. 2

3. CARGAS DE PRESIONES DE CONTACTO ..................................................................................... 2

4. DISTRIBUCION DE PRESIONES ................................................................................................... 3

B) TIPOS DE CIMENTACIONES ............................................................................................................ 5

CIMENTACIONES SUPERFICIALES ...................................................................................................... 5

1. Cimientos Corridos: ................................................................................................................ 5

2. Zapatas Aisladas: .................................................................................................................... 8

3. Zapatas Combinadas: ............................................................................................................ 11

4. Zapatas Conectadas: ............................................................................................................. 15

5. Plateas de Cimentacin: ........................................................................................................17

CIMENTACIONES PROFUNDAS ........................................................................................................ 19

1. Pilotes: .................................................................................................................................. 19

C) CIMENTACIONES SOBRE TIPOS DE SUELOS ................................................................................ 23

D) PROBLEMAS ESPECIALES EN CIMENTACIONES ....................................................................... 26

1. SUELOS COLAPSABLES ............................................................................................................ 26

2. ATAQUE QUIMICO POR SUELOS Y AGUAS SUBTERRANEAS ................................................... 28

3. ASENTAMIENTO ................................................................................................................... 32

4. SUELOS EXPANSIVOS ........................................................................................................... 34

5. LICUACION DE SUELOS ......................................................................................................... 35

6. SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES .................................................................................. 37

7. TRATAMIENTO DEL NIVEL FREATICO ................................................................................... 38



A) GENERALIDADES

1. DEFINICION- La cimentacin es la parte de la estructura que permite la transmisin de las

cargas que actan, hacia el suelo o hacia la roca subyacente.

Cuando los suelos reciben las cargas de la estructura, se comprimen en mayor o en menor grado, y

producen asentamientos de los diferentes elementos de la cimentacin y por consiguiente de toda la

estructura. Durante el diseo se deben controlar tanto los asentamientos absolutos como los

asentamientos diferenciales.

2. PRESIONES EN SUELOS

Cada tipo de terreno tiene sus propias caractersticas y reacciona ante cargas externas de distintos modos. Algunos de los factores que influyen en la distribucin de la reaccin del terreno son: la flexibilidad del cimiento respecto al suelo, el nivel de cimentacin y el tipo de terreno.

3. CARGAS DE PRESIONES DE CONTACTO

Las presiones de contacto admisibles se determinan a partir de los principios de la mecnica de suelos, con base en ensayos de carga y otras determinaciones experimentales. Las presiones de contacto admisibles N (esfuerzo neto) para cargas de servicio se escogen de tal forma que se tenga un factor de seguridad entre 2.5 y 3.0 para que no se exceda la capacidad portante del suelo particular y que los asentamientos se mantengan dentro de unos lmites tolerables.

Para zapatas cargadas concntricamente, el rea requerida se determina a partir de:



Adems, la mayor parte de los cdigos permiten un incremento del 30% en la presin admisible cuando se incluyen los efectos de viento W de sismo E, en cuyo caso:

Se debe observar que los tamaos de las zapatas se determinan para cargas de servicio y presiones del suelo sin amplificar, en contraste con el diseo a la resistencia de elementos de concreto reforzado, en el cual se utilizan cargas mayoradas y resistencias nominales reducidas.

4. DISTRIBUCION DE PRESIONES



B) TIPOS DE CIMENTACIONES

CIMENTACIONES SUPERFICIALES

Son aquellas en las cuales la relacin Profundidad / Ancho (Df/B) es menor o igual a cinco, siendo Df la

profundidad de la cimentacin y B el ancho o dimetro de la misma.

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Son cimentaciones superficiales las zapatas aisladas, conectadas y combinadas, las cimentaciones

continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentacin.

1. Cimientos Corridos:

Se denomina cimiento corrido a la cimentacin superficial vaciada en forma continua para

recibir un muro, generalmente de albailera.

Los cimientos corridos se usan en las edificaciones de albailera (viviendas o edificios

multifamiliares de muros portantes) para servir como cimentacin a los muros de albailera,

y tambin en edificaciones de concreto armado para recibir a tabiques de albailera y/o muros

de concreto



Dado que generalmente tienen un ancho reducido (debido a la pequea carga transmitida),

las necesidades por cortante y/o flexin son mnimas, lo cual motiva que se hagan de un

concreto de baja resistencia y sin refuerzo de acero (Concreto Ciclpeo).

Es importante tener en cuenta que las medidas del cimiento corrido dependen bsicamente

de dos factores:

a. Del tipo de suelo

Existen diferentes tipos de suelo y cada uno de ellos tienen sus propias caractersticas

(arcilloso, arenoso, peso mximo a soportar, grado de humedad, cantidad de sales, sulfatos,

etc.)

Es importante conocer las caractersticas del terreno para definir las medidas del cimiento

corrido. este "factor suelo" es considerado por el proyectista cuando realiza el diseo

estructural de la vivienda de albailera que vas a construir.



- Suelo normal: Conglomerado o mezcla de grava y arena.

- Suelo blando: Arena suelta o arena fina o arcilla o suelo hmedo.

Si el suelo es blando, es recomendable considerar un sobrecimiento armado:

b. Del peso total a soportar:

Sin embargo la denominacin de cimentacin corrida debe ser extensiva a un cimiento que

pueda requerir de un concreto estructural (fc de 175 o 210 kg/cm2) y un refuerzo de acero

importante, segn su ancho crezca hasta tener volados considerables.

El dimensionamiento de un cimiento ser similar al de una zapata aislada, trabajndose

usualmente con una carga repartida por metro de longitud y con momentos nulos en la

direccin transversal.

Dado que el terreno de cimentacin generalmente se encuentra a una profundidad de 1m, es

usual considerar cimientos de 60 cm de altura, y sobrecimientos de 50 o 40 cm ubicados por

encima del cimiento.

Los sobrecimientos se continan 10 o 20 cm sobre el nivel del piso terminado con el fin de

proteger al ladrillo del muro del contacto directo con el terreno.

CONSIDERACIONES PARA INICIAR EL DISEO DE UN CIMIENTO CORRIDO

Un cimiento corrido es una cimentacin superficial vaciada en forma continua para recibir un

muro de albailera o de concreto armado.

Por lo general tiene un ancho reducido y su requerimientos por cortante, flexin,

punzonamiento, etc, son mnimos.

Se analizan considerando una carga repartida por metro de longitud y con momentos nulos en

la direccin longitudinal.



Por lo general se construyen de concreto simple y de concreto ciclpeo.

Su uso generalizado es en viviendas de uno o dos niveles, dependiendo de las cargas y de la

resistencia del suelo para ser usado en un nmero mayor de niveles.

Dado que generalmente tiene un ancho reducido (debido a la pequea cargatransmitida), las necesidades por cortante y/o flexin son mnimas, lo cual motiva que se hagan de un concreto de baja resistencia y sin refuerzo de acero (Concreto Ciclpeo).

Sin embargo la denominacin de cimentacin corrida debe ser extensiva a un cimiento que

pueda requerir de un concreto estructural (fcde 175 o 210 kg/cm2).

El dimensionamiento de un cimiento ser similar al de una zapata aislada, trabajndose usualmente con una carga repartida por metro de longitud y con momentos nulos en la direccin transversal.

CRITERIOS DE DISEO:

Se determina el esfuerzo neto del terreno.

Metrados de cargas.

Dimensionamiento de planta.

Verificaciones de esfuerzos.

Diensionamiento de altura.

Se factora la carga de presin: 1.55.

Se toma una cuanta mnima de p=0.0018 (ACI).

Se determina Mu.

Se aplican las frmulas de flexin para hallar As.

Se debe de considerar un recubrimiento de 7 cm

Concreto mnimo. Fc= 175 kh/cm2.

2. Zapatas Aisladas:

DEFINICIN: Son elementos estructurales de concreto armado, que sirven para repartir las cargas de la columna al suelo Empleadas para pilares aislados y terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga del pilar es pequea o moderada.



El uso de las zapatas: El uso de las zapatas aisladas como elemento de sustentacin est limitado y se

emplean cuando el terreno tiene, ya en su superficie, una resistencia media o alta en relacin con las

cargas, y es suficientemente homogneo como para que no sean de temer asientos diferenciales.

Predimensionado de una Zapata Aislada. El dimensionamiento preliminar de la zapata se efecta en

base slo a las cargas de gravedad: permanentes y sobrecarga, buscando que la presin admisible del

suelo no sea sobrepasada. Para la determinacin de las dimensiones del cimiento se consideran las

cargas transmitidas por la columna, el peso de la zapata, el peso del suelo sobre ella y la sobrecarga

del terreno.

Conocida el rea, se definen las dimensiones de la cimentacin cuadrada, rectangular, circular,

etc. y se verifica la presin en el terreno, haciendo uso de los criterios presentados en la seccin 12.3.

En esta etapa, se considera los momentos flectores transmitidos a travs de la columna o muro. Se

verifica slo las cargas de gravedad.

TIPOS DE ZAPATAS AISLADAS POR SU UBICACION

Zapata centrada

Zapata de medianera

Zapata de esquina

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ZAPATA CENTRADA

Cimentacin de pilares interiores, construidos por dados de

hormign armado, por lo general de planta cuadrada y con su cara

superior plana, piramidal o escalonada. Las zapatas se podrn unir

entre s mediante vigas de atado o soleras, que tendrn como

objetivo principal evitar desplazamientos laterales. El hormign

de limpieza sern 10 cm. Los radios de doblado de las armaduras

se determinarn segn norma de hormign. La armadura inferior

o emparrillado debe distribuirse uniformemente en todo el ancho.

ZAPATAS DE MEDIANERA

En este tipo de zapatas conviene construirlas con su dimensin mayor

paralela a la medianera, a fin de hacer lo ms pequea posible la

excentricidad, siendo corriente una relacin a/b aproximada a 2.

FORMA DE TRABAJO

El diagrama de tensiones de la zapata medianera es triangular,

producindose una excentricidad entre la carga que recae sobre la zapata y

la reaccin del terreno.

PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE ZAPATAS AISLADAS

Despus de efectuar el replanteo de la zapata, se inicia la

excavacin con una retroexcavadora con cuchara, en el caso

de terreno de trnsito, o con martillo en caso de terreno

rocoso o conglomerado, reservando el material acopiado

para el posterior relleno o para su transporte a vertedero.

De acuerdo al tipo de terreno y a la profundidad de

excavacin se disponen los taludes necesarios para

garantizar su estabilidad.


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RECOMENDACIONES

Las tareas de excavacin del fondo y laterales se efectan inmediatamente antes del vertido

del hormign de limpieza, para impedir as que el terreno de cimentacin sufra cualquier

deterioro. Se procura mantener abierta la excavacin el menor tiempo que sea posible.

En el caso en que al excavar las zapatas se comprueba que el cimiento no es el adecuado, se

efectuar nuevamente el clculo de los mismos.

El fondo de la excavacin debe tener planeidad y homogeneidad suficiente para evitar los asientos

diferenciales

3. Zapatas Combinadas:

o Se utilizan zapatas combinadas cuando las

zapatas aisladas se encuentran muy

prximas e incluso se solapan, es decir

cuando las columnas de las edificaciones

estn bastante cerca y las dimensiones en

planta de las zapatas estn casi en

contacto entre s.

o Ocurre cuando una zapata es ocupada por

dos o ms columnas.

o Consta de un bloque rectangular de concreto, armado en dos direcciones con acero

longitudinal, en la direccin de mayor longitud, y acero transversal en la direccin de

menor longitud.

o Se disea principalmente para resistir los esfuerzos debidos al cortante, por flexin y

punzonamiento, as como para resistir los momentos flectores que se producen en ambas

direcciones debido a la reaccin del suelo.


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o En el caso de que haya una columna de borde y una centrada, es necesario darle un volado

a, para que la resultante R, caiga en el centro del rea de la zapata.


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APLICACIONES

Este tipo de cimentacion puede ser conveniente en los siguientes casos:

a. Columnas muy cercanas entre si para esta condicion si se usaran zapata aisladas, podrian

traslaparse o bien podrian resultar de proporciones poco economicas.

Es conveniente que el punto de aplicacin de la resultante de las cargas actuantes conincida

con el centro de gravedad de la zapata combinana para poder considerar una reaccion

uniforme repartida del terreno.

Zapata Combinada


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b. Se usa para unir la columna exterior con al interior adyacente y asi reducir dicha exentricidad,

logrando que la reaccion del suelo sea uniforme.

c. Columna exterior muy cercana del limite de propiedad en el caso de tener dos limites que

impidan desarrollar la longitud necesaria para reaccion uniforme(generandose

exentresidades, entonces la reaccion sera linealmnete variable( la presion del suelo no es

uniforme).


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4. Zapatas Conectadas:

Zapata conectada

Consiste en dos zapatas independientes unidas atraves de una viga de conexin, que permite controlar la rotacin de la zapata excntrica correspondiente a la columna perimetral.

Estructuralmente se tiene dos zapatas aisladas, siendo una de ellas excntrica, la que esta en el limite de propiedad y diseada bajo la condicin de presin uniforme del terreno; el momento a flexion


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debido a que la carga de la columna y la resultante de las presiones del terreno no coinciden, es resistido por una viga de conexin rigida que une las dos columnas que forman la zapata conectada.

La nica complicacin es la interaccin entre el suelo y el fondo de la viga. Se recomienda que las vigas no se apoyen en el terreno, o que se apoye debajo de ella de manera que solo resista su peso propio.

La zapata exterior transfiere su carga a la viga conexin, actuando la zapata como una losa en voladizo a ambos lados de la viga de conexin. Se recomienda disearla en planta considerando una dimensin transversal igual a 1.5 a 2.0 veces la dimensin en la direccin de la excentricida.

Fig : Distribucin de esfuerzos sin viga de conexin

Fig : Distribucin de esfuerzos con viga de conexin


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5. Plateas de Cimentacin:

INTRODUCCION.

Es una losa de concreto armado, que ocupa todo el rea del terreno de la edificacin. Tiene armadura en el lecho superior e inferior de la losa y en dos direcciones.

Se usa este tipo de cimentacin cuando el nmero de pisos, o el peso de la edificacin, son altos, para la baja capacidad portante del suelo. Tambin cuando el rea del cimiento requerido es mayor o igual al 50 % del rea del terreno de la edificacin. (J. Calavera). Tambin se le usa como solucin a edificaciones con stanos, en las que el nivel fretico constituye un problema por la filtracin de agua. En este caso hay que colocar platea con muros de contencin y aditivos para evitar el paso del agua al stano.

Se usa esta cimentacin cuando se cumple:

0,50*AT


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MODELO COMO VIGA CONTINUA. Consiste en seccionar la platea de tal manera que se comporte como zapata combinada en ambas direcciones. La tarea consiste entonces en calcular los esfuerzos que se producen debajo de cada columna, por accin de las cargas y momentos.

ESPESOR DE LA PLATEA

POR PUNZONAMIENTO: Se calcula el espesor de platea t, comprobando el punzonamiento y la longitud de desarrollo de la platea.

-Se determina la superficie crtica por punzonamiento:

-Se calcula el espesor de la losa igualando el esfuerzo cortante por punzonamiento actuante, y el esfuerzo cortante resistente:


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Fif. 1. Seccin critica por Punzonado.

CIMENTACIONES PROFUNDAS

Son aquellas en las cuales la relacin Profundidad / Ancho (Df/B) es menor o igual a cinco, siendo Df la

profundidad de la cimentacin y B el ancho o dimetro de la misma.

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Son cimentaciones profundas: Los pilotes y Cajones (Caisson)

Algunas de las condiciones que hacen que sea necesaria la ilizacion de cimentaciones profundas, se

indican a continuacin:

a) Cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente comprensibles y demasiado

dbiles para soportar la carga transmitida por la estructura. En estos casos se usan pilotes para

transmitir la carga a la roca o a un estrato ms resistente.

b) Cuando estn sometidas a fuerzas horizontales, ya que las cimentaciones con pilotes tiene

resistencia por flexin mientras soportan la carga vertical transmitida por la estructura.

c) Cuando existen suelos expansivos, colapsables, licuables o suelos sujetos a erosin que

impiden cimentar las obras por medio de cimentaciones superficiales.

d) Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisin, plataformas en el mar,

y losas de stanos debajo del nivel fretico, estn sometidas a fuerzas de levantamiento.

1. Pilotes:


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Los pilotes son elementos estructurales esbeltos hechos de concreto, acero o madera y son

usados para construir cimentaciones en los casos en que sea necesario apoyar la cimentacin

en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para cimentaciones superficiales.

Los pilotes de extraccin, perforados y hormigonados in situ, constituyen una de las

soluciones clsicas de cimentacin a los problemas planteados bien por baja capacidad

portante del terreno o bien por la necesidad de soportar grandes cargas transmitidas por la

estructura a cimentar

Finalidad de la utilizacin de pilotes:

Para transmitir las cargas de los edificios a mayor profundidad hasta los estratos de suelos ms resistentes, conocindose estos como pilote de punta.

Transmitir la carga al mismo suelo blando parque por friccin garantice la estabilidad de las estructuras

Proporcionar el anclaje adecuado a ciertas estructuras (como tablestacados) o resistir

fuerzas laterales (caso de pilas de puentes) ya sea de suelo u otro material.


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Aumentar las fuerzas resistivas a varias estructuras a fin de contrarrestar los momentos de volcadura o fuerzas de deslizamiento (caso de muros de contencin, cisternas y edificios cerca de taludes).

Evitar los efectos de la erosin o socavacin como en pilas de puentes, en muelles o

atracaderos.

Proteger estructuras martimas como plataformas, muelles.

CLASIFICACION DE PILOTES:

Segn la forma en que trabajan:

Pilotes de punta: Estos son hincados a una profundidad en la cual se incrustan en un estrato resistente, transmitiendo las cargas del edificio en este estrato, tambin transmiten cargas a travs de agua o suelos blandos hasta estratos con suficiente capacidad portante, por medio del soporte en la punta del pilote.

Pilote de friccin: Estos son aquellos que transmiten la carga al mismo estrato sobre el que estn hincados, mediante la friccin que se genera entre el pilote y el suelo que lo rodea.

Tambien llamado flotante transmite cargas a un cierto espesor de suelo relativamente blando mediante friccin desarrollada sobre la superficie lateral del pilote, a lo largo de la longitud del mismo. Es aplicable cuando, dentro de profundidades alcanzables, no se encuentran estratos que provean soporte significativo en la punta en aquellos terrenos en los que al existir un nivel claramente ms resistente, al que trasmitir la carga del pilotaje, ste transmitir su carga al terreno fundamentalmente a travs del fuste.

Pilote mixto: Estos pilotes transmiten una parte de la carga por punta y la carga

restante se distribuye por friccin sobre el suelo.

Segn proceso de ejecucin:

Pilotes in situ: La denominacin se aplica cuando el mtodo constructivo consiste en realizar una perforacin en el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocar un armado en su interior y posteriormente se rellenar con hormign. En ocasiones, el material en el que se est cimentando, es un suelo friccionante (como son arenas, materiales gruesos y limos, los cuales pueden ser considerados como materiales friccionantes ya que al poseer una estructura cohesiva tan frgil, cualquier movimiento como el que produce la broca o til al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se rompa dicha cohesin y el material trabaje como un suelo friccionante), es por ello que se presentan desmoronamientos en el


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interior de las paredes de la perforacin; a este fenmeno se le denomina "cados", es por ello que se recurre a diversos mtodos para evitar que se presente.

Pilotes Prefabricados: Los pilotes prefabricados tambin se los conoce por el nombre de pilotes pre moldeados, estos pertenecen a la categora de cimentaciones profundas; pueden estar construidos con concreto armado ordinario o con concreto pretensados similares a postes de luz o secciones metlicas.

Estos pilotes se hincan o clavan

verticalmente sobre la superficie del

terreno por medio de golpes, esto

mediante un martinete, pala metlica

equipada, maquinas a golpe de masas o

con martillo neumtico esto hace que el

elemento descienda, penetrando el

terreno, tarea que se prolonga hasta que se alcanza la profundidad del estrato

resistente y se produzca el "rechazo" del suelo en caso de ser un pilote que trabaje por

"punta", o de llegar a la profundidad de diseo, en caso de ser un pilote que trabaje

por "friccin".

Una vez hincado o clavado en el terreno , este ejerce sobre el pilote y en toda su

superficie lateral, una fuerza de adherencia que aumenta al continuar clavando ms


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pilotes en las proximidades, pudiendo conseguir mediante este procedimiento, una

consolidacin del terreno.

Es importante indicar que la operacin de hincado o clavado del pilote debe de

realizarse siempre de dentro hacia fuera.

Estn constituidos en toda su longitud mediante tramos ensamblables. Son

relativamente caros ya que estn fuertemente armados para resistir los esfuerzos

durante el transporte y el clavado en el terreno. La punta va reforzada con una pieza

metlica especial para permitir la hinca o el clavado.

Consideraciones a tomar en cuenta para el uso de un determinado tipo de pilote:

Evitar pilotes flotantes en arcilla. cuando el estrato firme es > 30 m.

En arenas flojas es mejor emplear pilotes hincados.

Si existen gravas gruesas, pilotes perforados de dimetro grande.

Pilotes in situ, en terrenos cohesivos compactos con poco agua.

C) CIMENTACIONES SOBRE TIPOS DE SUELOS

La cimentacin puede definirse en general como el conjunto de elementos de cualquier edificacin cuya misin es transmitir al terreno que la soporta las acciones procedentes de la estructura. Su diseo depender por tanto no solo de las caractersticas del edificio sino tambin 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 ejecucin de la obra por su influencia sobre la seguridad de los trabajadores en la realizacin de excavaciones y movimientos de tierras as como en la de los elementos auxiliares de la construccin: cimbras, encofrados, pozos y zanjas de cimentacin lneas enterradas, etc. Una cimentacin inadecuada para el tipo de terreno, mal diseada 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.


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SUELOS ESTUDIO GEOTECNICO

El estudio geotcnico tiene por finalidad conocer las caractersticas del terreno que soportar la obra tanto en su fase de ejecucin definiendo:

la naturaleza de los materiales a excavar

modo de excavacin y utilizacin de los mismos

los taludes a adoptar en los desmontes de la explanacin

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 informacin previa a la realizacin del estudio geotcnico, y parte integrante del mismo, se debe conocer todos aquellos datos que puedan condicionar sus caractersticas, solicitaciones e influencias. En particular, y sin nimo 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 ubicacin de rellenos, pozos, galeras, depsitos enterrados, la naturaleza y configuracin de las cimentaciones de los edificios colindantes, etc. Es de especial inters disponer de los datos que se hayan recogido en el estudio geotcnico realizado con motivo de las obras de urbanizacin 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, aparicin de estratos diferentes a los previstos, alteraciones en el nivel de la capa fretica, etc. A efectos del reconocimiento del terreno, la unidad a considerar es el edificio o el conjunto de edificios de una misma promocin. El nmero de puntos de reconocimiento, con


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un nmero mnimo de tres, debe determinarse ajustndose a las disposiciones del cdigo tcnico de la edificacin que establece las distancias mximas entre ellos y su profundidad en funcin del tipo de edificio y de la naturaleza general del terreno. El Cdigo Tcnico de la Edificacin (CTE) distingue los siguientes tipos de construcciones y de terrenos:

a) Construcciones C-0: Construcciones de menos de 4 plantas y superficie construida inferior a 300 m2 C-1: Otras construcciones de menos de 4 plantas C-2: Construcciones entre 4 y 10 plantas C-3: Construcciones entre 11 a 20 plantas C-4: Conjuntos monumentales o singulares, o de ms de 20 plantas.

b) Terrenos T-1 Terrenos favorables: aquellos con poca variabilidad, y en los que la prctica habitual en la zona es de cimentacin directa mediante elementos aislados. T-2 Terrenos intermedios: los que presentan variabilidad, o que en la zona no siempre se recurre a la misma solucin de cimentacin, o en los que se puede suponer que tienen rellenos antrpicos de cierta relevancia, aunque probablemente no superen los 3,0 m. T-3 Terrenos desfavorables: los que no pueden clasificarse en ninguno de los tipos anteriores. En particular se considerarn en el grupo T-3 los siguientes terrenos: suelos expansivos, colapsables, blandos o sueltos, terrenos krsticos en yesos o calizas, terrenos variables en cuanto a composicin y estado, rellenos antrpicos con espesores superiores a 3 m, terrenos en zonas susceptibles de sufrir deslizamientos, rocas volcnicas en coladas delgadas o con cavidades, terrenos con desnivel superior a 15, suelos residuales y marismas. Las distancias mximas y profundidades orientativas de los puntos de anlisis se muestran en la tabla siguiente.

Los datos de nmero mnimo de sondeos mecnicos que deben realizarse y el porcentaje posible de sustitucin por pruebas continuas de penetracin se muestran en la tabla siguiente en funcin del tipo de obra y de la naturaleza general del terreno.


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En el caso de que las obras tengan elementos singulares de gran importancia, como por ejemplo en los puentes, debe comprobarse que el estudio geotcnico contempla especfica y exhaustivamente los puntos en los que van a situarse elementos sensibles de la propia estructura (apoyos, cimientos, contrafuertes, etc.) o de elementos auxiliares (p.e. cimbrados) con objeto de evitar en lo posible el riesgo de que se produzcan corrimientos de tierras o asientos diferenciales durante la ejecucin o durante su vida til. Cuando en las proximidades de la zona que ocupar el edificio se encuentren desniveles apreciables (trincheras de carretera, hondonadas, etc.) resulta imprescindible que el estudio geotcnico incluya el anlisis de la estabilidad de los taludes con objeto de evitar corrimientos de tierras debidos a la presin de la cimentacin sobre el terreno. Por ltimo, hay que sealar que el estudio geotcnico especfico para un proyecto de edificacin debe contener la informacin y las recomendaciones precisas para el correcto diseo de los sistemas de cimentacin: perfil de tensiones admisibles, presencia de estratos inestables, anlisis de la influencia sobre los cimientos de los edificios colindantes, acciones recomendables de mejora de suelos, etc.

D) PROBLEMAS ESPECIALES EN CIMENTACIONES

1. SUELOS COLAPSABLES

Son suelos que cambian violentamente de volumen por la accion combinada o individual de las

siguientes acciones:

a) Al ser sometidos a un incremento de carga o

b) Al humedecerse o saturarse

OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS

En los lugares donde se conozca o sea evidente la ocurrencia de hundimientos debido a la

existencia de suelos colapsables, debere realizarse los siguients estudios:

o Ensayo de consolidacion

o Estudio de plasticidad del suelo

o Estudio para determinar el peso volumentrico

o Ensayo de humedad, con la finalidad de evaluar el potencial de colapso del suelo en funcion

del Limite Liquido y del peso volumetrico seco.

Evaluacion del indice de colapso

El indice de colapso (Ic) se define mediante la siguiente expresion:


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Se establecera la severidad del problema de colapso mediante los siguientes criterios:

El objetivos de estos estudios es realizar un analisis comparativo del comportamiento del suelo en

su condicion natural, con relacion a su comportamiento en condicion humeda.

CIMENTACIONES EN AREAS DE SUELOS COLAPSABLES

Las cimentaciones contruidas sobre suelos que colapsan estan sometidas a grandes fuerzas

causadas por el hundimiento violento del suelo, el cual provoca asentamiento, agrietamiento y

ruptura, de la cimentacion y de la estructura.

El echo de que la compresibilidad de un suelo se clasifique como Media, no significa que el suelo

no va a ocasionar problemas de asentamiento. Debajo de la edificacion puede existir un estrato

muy comprensible, la cual produciria daos a la estructura.

REEMPLAZO DE UN SUELO COLAPSABLE

o Cuando se encuentres suelos que presentan colapso moderado, poco profundos, estos

seran retirados en su totalidad antes de iniciar las obras de cosntruccion y seran

reemplazado por Rellenos Controlados compactados adecuanamente.

o Otra opcion es disminuir el numero de piso, aumentar el area del cimiento o usar

cimentaciones profundas.


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2. ATAQUE QUIMICO POR SUELOS Y AGUAS SUBTERRANEAS

Las sustancias ms dainas a la estructura de concreto que estn enterradas en el suelo y en

contacto con aguas subterrneas, y que dan origen a la corrosin del concreto, son los sulfatos

y los cidos. A estos agentes se le suma los cloruros, por su accin destructiva cuando

penetran al interior de elementos de concreto armado. Los cloruros, si bien no son dainos al

concreto, su penetracin en ste origina, como veremos ms adelante, la corrosin del

refuerzo.

Es importante notar que la actividad nociva de los sulfatos y de los cidos slo ocurre en

presencia de humedad. Por lo general solo las sustancias qumicas que estn en solucin son

agresivas al concreto y su grado de agresividad depender de su concentracin en la solucin.

El nivel de concentracin tolerable de sulfatos es sustancialmente mayor en suelos

relativamente seco y bien drenado que cuando los sulfatos estn presentes en el agua

subterrnea, es la concentracin de sulfatos en el agua la que decide si es necesario tomar

medidas de prevencin.

Las aguas subterrneas generalmente aguas de origen natural; su agresividad estar en

funcin al contendido de qumicos que recoja en su pasos el subsuelo.

Debe tenerse encuentra tambin la ocurrencia de agua de desecho industrial; stas por lo

general tienen concentraciones muy altas de cidos y son difciles de manejar. En la cercana

a plantas industriales que procesan o producen sustancias qumicas, se encuentra con

frecuencia suelos altamente contaminados son sustancias que pueden ser destructivas del

concreto.

OBLIGATORIEDAD DE LOS ESTUDIOS


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En los lugares con napa freatica en la zona activa de la cimentacion o donde se conozca o sea

evidente la ocurrencia de ataque quimico al concreto de cimentaciones y superestructuras, la

persona responsable debera incluir en su EMS un analisis basado en ensayos quimicos del agua

o del suelo en contacto con ellas, para descartar o contrarrestar tal evento.

TIPOS DE ATAQUES

o ATAQUE ACIDO

En caso del pH sea menor a 4,0 debera porponer medidas de proteccion adecuadas,para

proteger el concreto del ataque acido.

o ATAQUE DE SULFATOS

La mayor parte de los procesos de destruccion del concreto causados por la formacion de sales

solubles son debidos a la accion agresiva de los sulfatos. La corrosion de los sulfatos se

diferencia de la causada por las aguas blandas, en que no tiene lugar una lixiviacion, sino que

la pasta endurecida de cemento, a consecuencia de un aumento de volumen, se desmorona y

expansiona, formandose grietas y el ablandamiento del concreto.

En el caso que se desee usar un material sintetico para proteger la cimentacion, este debera

ser geomenbraba, geomanta, o geotextil impregnado con asfalto.

o ATAQUE DE CLORUROS

Los fenomenos corrosivos del ion cloruro a las cimentaciones se restringe al ataque quimico al

acero de refuerzo del concreto armado.

Cuando el contenido del ion cloro determinado sea mayor 0.15 %, se debera recomendar las

medidas de proteccion necesarias.


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MEDIDAS DE PREVENCIN

o Las medidas de prevencin deben ser

mas severas en estructuras en las que ser difcil o imposible su inspeccin peridica, tal

es el caso de las cimentaciones, estructurales enterradas o de las estructuras sumergidas.


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o Hay una serie de medidas de prevencin contra la corrosin del concreto y corrosin del

acero que son comunes, hay otras que tiene un carcter ms especfico al tipo de agresin

que se desea combatir. Las medidas de prevencin comunes estn relacionadas con la

calidad del concreto y en especial con su permeabilidad.

o En cimentaciones y otras estructuras en contacto con el suelo y el agua son ms las

medidas de prevencin comunes que las especficas. Porque en medios agresivos la

corrosin del concreto, al no poder ser controladas pro falta de inspeccin, llevar

necesariamente a la corrosin del refuerzo.

o Debe tenerse presente que solamente las estructuras bien diseadas por durabilidad,

construidas con materiales de la mas alta calidad, asociada con una ejecucin rgidamente

controlada, pasarn la prueba del tiempo en medio agresivo.

o Las aguas del subsuelo deben drenarse o desviarse de manera que las estructuras

enterradas no sirvan de elementos contenedores de su flujo. La presin de agua contra la

superficie de concreto forzar el ingreso del agua a la masa del concreto y con ella de las

sales y soluciones cidas.

o Medidas relativas a la calidad del concreto

En la generalidad de los casos en mas efectivo y econmico lograr concretos de calidad que

brinden proteccin duradera al esfuerzo que recurrir a medidas de proteccin adicionales o

correctivas.

La observacin de obras y la experimentacin realizada en los ltimos aos, ha llevado a

establecer que la durabilidad de una estructura de concreto esta relacionada directamente con

la permeabilidad de sus concretos. Es posible decir que permeabilidad es sinnimo de

durabilidad.

La permeabilidad no es nica, depender del agente agresivo que trate de penetrar en el

concreto, as tenemos: permeabilidad a los lquidos (agua, agua cida, agua de mar, soluciones

de sulfatos, aguas duras, etc.); permeabilidad a los gases (oxgeno, CO2, SO3 etc) o

permeabilidad al in cloruro.


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3. ASENTAMIENTO

ASENTAMIENTOS DURANTE LA CONSTRUCCIN

Algunos suelos, como las arenas y los materiales de drenaje libre, se asientan con rapidez cundo

se someten a las cargas. Casi todo el asentamiento suele producirse durante el periodo de

construccin; por tanto, una vez concluida la construccin, prcticamente no se producir ningn

asentamiento.

Al contrario, los suelos limosos y arcillosos tienen un drenaje lento. Por consiguiente, durante la

construccin se producirn asentamientos que proseguirn durante varios aos, despus de que

se ha terminado la construccin.

TIPOS DE ASENTAMIENTO

o Totales

o Diferenciales


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En caso de suelos granulares el asentamiento diferencial se puede estimar como el 75% del

asentamiento total.

Otras limitaciones de asentamientos

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL ASENTAMIENTO

o Tierras de relleno

o Expansibilidad de los suelos

o Magnitud de las cargas


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4. SUELOS EXPANSIVOS

Los suelos expansivos son suelos cohesivo con bajo grado de saturacin que aumentan de volumen al

humedecerse o saturarse.

Un aumento de humedad produce una reduccin en la succin, como consecuencia de ello se reducen

las tensiones efectivas y se producen aumentos de volumen, por el contrario, una disminucin de la

humedad produce un aumento de la succin, de la presin efectiva y reduccin del volumen.

Evaluacin de potencial de expansin:

Cuando el PR encuentre evidencias de la existencia de suelos expansivos deber sustentar su

evaluacin mediante los resultados del ensayo para la Determinacin del Hinchamiento

Unidimensional de suelos cohesivos segn NTP 339.170:2002. Las muestras utilizadas para la

evaluacin del hinchamiento debern ser obtenidas de pozos a cielo abierto, en condicin inalterada,

preferentemente del tipo Mib.

Cimentaciones en reas de suelos expansivos:


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Las cimentaciones construidas sobre arcillas expansivas estn sometidas a grandes fuerzas causadas

por la expansin, las cuales provocan levantamiento, agrietamiento y ruptura de la cimentacin y de

la estructura. Por lo tanto, no est permitido cimentar directamente sobre suelos expansivos. La

cimentacin deber apoyarse sobre suelos no expansivos o con potencial de expansin bajo. Los pisos

no debern apoyarse directamente sobre suelos

expansivos y deber dejarse un espacio libre

suficientemente holgado para permitir que el

suelo bajo el piso se expanda y no lo afecte.

5. LICUACION DE SUELOS

En suelos granulares y en algunos suelos granulares con finos cohesivos ubicados bajo la Napa Fretica,

las solicitaciones ssmicas pueden originar el fenmeno denominado Licuacin, el cual consiste en la

prdida momentnea de la resistencia al corte del suelo, como consecuencia del incremento de la

presin de poros que se genera en el agua contenida en sus vacos y originada por la vibracin que

produce el sismo. Esta prdida de resistencia al corte genera la ocurrencia de fallas por los grandes

asentamientos en las obras sobreyacentes y por el desplazamiento lateral de taludes y terraplenes.

Para que un suelo granular sea susceptible de licuar durante un sismo, debe presentar

simultneamente las caractersticas siguientes: - Debe estar constituido por arena fina, arena limosa,

arena arcillosa, limo arenoso no plstico o grava empacada en una matriz constituida por alguno

de los materiales anteriores. - Debe encontrarse sumergido. En estos casos el PR deber incluir en su

EMS un anlisis determinstico y probabilstico del Potencial de Licuacin de la zona, (Ver 6.4.3) e

indicar la probabilidad de ocurrencia o no del fenmeno de Licuacin.

Norma E 050: SUELOS Y CIMENTACIONES:

6.4.3 Anlisis del Potencial de Licuacin

En el caso de suelos granulares que presenten las caractersticas indicadas en 6.4.1, se deber realizar

el Anlisis del Potencial de Licuacin utilizando el mtodo propuesto por Seed e Idriss (1971, 1982) y

actualizado por el National Center for Earthquake Research (1997, NCEER) y por el Earthquake

Engineering Research Center (2003, 2004 EERC), como procedimiento para la evaluacin del potencial

de licuacin. Este mtodo fue desarrollado en base a observaciones in-situ del comportamiento de


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depsitos de arenas durante sismos pasados. El procedimiento involucra el uso de la resistencia a la

penetracin estndar N (Nmero de golpes del ensayo SPT). El valor de N obtenido en el campo deber

corregirse por: energa, dimetro de la perforacin, longitud de las barras para obtener el valor de

(N1)60. En forma complementaria al SPT pueden emplearse la resistencia a la penetracin del cono

esttico (CPT) qc1 o las velocidades de propagacin de las ondas de corte Vs1 y calcular a partir de uno

de esos valores el Potencial de Licuacin de los suelos. Se deber considerar tambin para el anlisis:

el porcentaje de finos (% < 75 m), el factor de reduccin de las tensiones (rd), la aceleracin horizontal

pico en el terreno (amax), la magnitud momento (Mw), la profundidad (d) y la velocidad de ondas de

corte promedio sobre los 12m (V*s, 12m).

La aceleracin mxima (amax) requerida para el anlisis del potencial de licuacin ser estimada por

el PR, la cual ser congruente con los valores empleados en el diseo estructural correspondiente.

El mtodo determinstico permite calcular el esfuerzo cortante cclico normalizado resistente mnimo

que produce licuacin (CRR) y el esfuerzo cortante cclico normalizado inducido por el sismo (CSR).

Adicionalmente se deber efectuar una evaluacin probabilstica basada en un anlisis estadstico de

los posibles sismos que puedan ocurrir en un lugar para determinar la Probabilidad de Licuacin (PL).

El PR deber calcular la Probabilidad de Licuacin (PL) empleando los criterios y procedimientos ms

recientes, aceptados en Geotecnia.

El PR establecer la severidad del problema de licuacin mediante los siguientes criterios:

El PR determinar los Factores de Seguridad frente a la ocurrencia de la licuacin (FSL) y su valor

mnimo, el que deber ser mayor que 1 y depender del tipo e importancia de la obra, se deber

tambin establecer la aceleracin mxima de un sismo que causara licuacin para el Factor de

Seguridad frente a la ocurrencia de la licuacin (FSL) empleado en el diseo. Siendo: FSL = CRR / CSR.


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6. SOSTENIMIENTO DE EXCAVACIONES

Las excavaciones verticales de ms de 2,00 metros de profundidad requeridas para alcanzar los niveles

de los stanos y sus cimentaciones, no deben permanecer sin sostenimiento, salvo que el estudio

realizado por el PR determine que no es necesario efectuar obras de sostenimiento. Los materiales

procedentes de la excavacin debern ser colocados a una distancia no menor de 3,50 metros del

borde de la excavacin. El tipo de obra de sostenimiento, su diseo y construccin son responsabilidad

del constructor de la obra.

Dependiendo de las caractersticas de la obra se presentan las siguientes alternativas para el

sostenimiento de las paredes de excavacin:

Obras de sostenimiento temporal.

Obras de sostenimiento definitivas.


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Existen diversos tipos de obras para el sostenimiento temporal y definitivo de los taludes de corte,

entre los cuales podemos mencionar las pantallas ancladas, tablestacas, pilotes continuos, muros

diafragma, calzaduras, nailings, entre otros.

Consideraciones para el Diseo y Construccin de Obras de Sostenimiento:

En el proyecto de las estructuras de sostenimiento el Contratista de las Obras deber considerar los

siguientes aspectos como mnimo:

Los empujes del suelo.

Las cargas de las edificaciones vecinas.

Efecto de la variacin de la humedad del suelo.

Las sobrecargas dinmicas (sismos y vibraciones causadas artificialmente).

La ejecucin de accesos para la construccin.

La posibilidad de realizar anclajes en los terrenos adyacentes (de ser aplicable)

La disposicin de los apoyos o puntales temporales (de ser requeridos).

En el caso de las calzaduras el Contratista de la Obra no deber permitir que stas

permanezcan sin soporte horizontal, por un tiempo tal que permita la aparicin de fuerzas no

previstas en el clculo que puedan producir el colapso de la calzadura.

Efectos de Sismo:

De producirse un sismo, el Contratista a cargo de las excavaciones, deber proceder de inmediato,

bajo su responsabilidad y tomando las precauciones del caso, a revisar el estado de las mismas y

proceder a reforzar mediante sostenimiento adicional en el caso de observarse algn efecto, dao o

desplazamiento del sistema de sostenimiento.

Excavaciones sin Soporte:

No se permitirn excavaciones sin soporte cualquiera que fuera su profundidad, si las mismas reducen

la capacidad de carga o producen inestabilidad en las cimentaciones vecinas. El PR deber determinar,

si procede, la profundidad mxima o altura crtica (Hc) a la cual puede llegar la excavacin sin requerir

soporte.

7. TRATAMIENTO DEL NIVEL FREATICO


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INTRODUCCION. Uno de los problemas constructivos que se puede presentar al iniciar la obra, es la infiltracin de aguas subterrneas provenientes de una zona especfica ubicada en estratos dados del subsuelo que son perceptibles durante las excavaciones realizadas para la colocacin de cimentaciones. Si se trabaja con presencia de agua, a medida que se extrae el material, el agua de las reas vecinas fluye al punto de excavacin y las fuerzas que genera el flujo provocan un arrastre de material generando un relleno continuo en la perforacin realizada; por lo que, al tratar de profundizar la excavacin por debajo del nivel fretico se produce un ensanchamiento en la perforacin lo cual no representa un avance significativo en dicho proceso. Adems los obreros se encontrarn con un suelo hmedo y muy difcil de manejar en donde el agua presente genera sobrepresiones en el suelo y afecta la estabilidad de la estructura a construir.

Es por ello que se hace necesario la realizacin de las excavaciones en seco para as lograr un trabajo

de profundizacin, ms eficiente y seguro. Para alcanzar dicho propsito se debe abatir el nivel

fretico a una profundidad superior a la de la excavacin misma.

El importante el conocimiento del comportamiento del nivel fretico y las medidas que se utilizaran para su abatimiento, con el fin de evitar el riesgo de inestabilidad o inundacin de la estructura. - El nivel fretico se define como el plano horizontal determinado por el lmite de la capa de tierra totalmente saturada, donde la presin sobre los puntos de dicho plano coincide con la atmosfrica y constituyen la superficie libre de un acufero.

Abatimiento del Nivel Fretico

Para realizar el rebajamiento de nivel fretico en el terreno, existen dos formas de extraccin del agua:

Pozos de Bombeo: Se utilizan para terrenos medianamente permeables, en el orden de 10-3 a 10-4 cm/sg. Es un sistema de extraccin de agua mediante aspiracin forzada. Se ejecutan una serie de perforaciones y se introduce en ellas unos tubos-dren, rellenando el hueco entre el tubo y la perforacin con un material drenante que impida el arrastre de finos, de lo contrario las tuberas acabaran obturndose y el sistema no sera operativo. Adentro de cada tubo-dren se introduce una tubera de aspiracin, que en la superficie est unida a otros y se conectan a la bomba de aspiracin. De este modo, el agua llega a los pozos perforados por gravedad y se extrae el agua de all por aspiracin con bomba.


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Well-Point:

Denominado sistema de puntas coladoras, es un sistema conformado por una serie de tubos diseados por una forma especfica que se introducen verticalmente en el suelo sumergido para que succionen el agua fretica mediante cedazo colador ubicado en el extremo inferior, al conectarse con sus extremos superiores por medio de mangueras; el agua succionada (mediante bombas aspirantes) se conduce hacia una o ms tuberas colectoras. En este sistema los pozos no se construyen si no que se instalan. Cada punta puede succionar de 0,5 a 1 litro/s. As se puede rebajar la cota de agua en aproximadamente unos 7 cm. En caso de requerir ms reduccin, se establece un sistema escalonado. La limitacin se encuentra en la altura de aspiracin, por lo que si se quiere profundizar ms de 3,6 m, debern realizarse escalonamientos. Este mtodo se utiliza para medios con baja permeabilidad donde el agua no llegara por gravedad a los pozos. Sistema Simplificado de WellPoint. Fuente: (Castro, Notas de Construccin, 2004, pg. 89)

La utilizacin de cualquiera de estos mtodos de rebajamiento del nivel fretico en una zona urbana,

se debe efectuar un estudio minucioso ya que al extraer agua del terreno podran llegar a producirse

asientos que afecten las estructuras de edificaciones colindantes.


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Bomba de Vaco. Encargada de crear una subpresin que absorba el agua del nivel fretico y le permite circular hasta el punto deseado. Bomba de Hinca. Bombas empleadas para hincar las lanzas al terreno, se conectan a las cabezas de dichas lanzas una vez situadas verticales en el terreno de modo que el agua inyectada sale libremente por la punta de la lanza desplazando y arrastrando el terreno que bordea la punta. El propio vaciado del terreno de las cercanas de la punta de la lanza, hace que descienda toda la lanza.


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FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA Para la disminucin del nivel fretico se utiliza el equipo de chorro de agua a presin para hincar en el terreno un nmero considerable de tubos de 50 mm de dimetro, segn la disposicin de la obra. Estas unidades son las que absorben el agua del terreno cuando estn conectadas a un equipo de bombeo.


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CONCLUSION

o Para poder determinar el tipo de cimentacin a utilizar, es necesario conocer las propiedades

y caractersticas de cada uno de los suelos encontrados. As como su granulometra, plasticidad,

ngulo de friccin interna del suelo, cohesin, peso especfico y otros.

o El objetivo principal del agotamiento es garantizar que se logren las mejores condiciones de trabajo tanto en la excavacin, como durante las diversas fases de la construccin del edificio. Mantener completamente drenadas las fosas, las zanjas y cimentaciones, durante todas las etapas constructivas, eliminando las aguas de cualquier origen (de lluvia, de drenaje superficial, aguas servidas, rotura de tubos, etc.), de modo que el fondo de las fosas, zanjas y cimentaciones no se deteriore, ni su resistencia sea reducida y que las obras puedan llevarse a cabo normalmente.

BIBLIOGRAFIA

o http://es.wikibooks.org/wiki/Patolog%C3%ADa_de_la_edificaci%C3%B3n/Cimentaciones

/Superficiales/Causas_materiales_y_mecanismos_de_deterioro

o http://es.slideshare.net/jhongesellvillanuevaportella9/cimentaciones-superficiales

o Norma Tecnica de Edificacion E.50

o Norma Tecnica de Edificacion E.60

o Libro Cimentaciones y Suelos - Ing Rodriguez Serquen William

Teoria de Cimentaciones

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