Perfilado de sección
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Cimentaciones - Conceptos básicos
CURSO 1 / MÓDULO - CIMENTACIONES / LECCIÓN 1 - CONCEPTOS BÁSICOS
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La cimentación es el conjunto de todas las estructuras sobre las cuales se construye el resto del edificio. Su función es soportar todas las cargas de la edificación y transferirlas al suelo estructural.
Requisitos adicionales para la cimentación:
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Permitir que el edificio se hunda lo menos posible.
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Evitar asentamientos diferenciales, previniendo esfuerzos destructivos.
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Resistir la presión del agua y los efectos de las heladas.
Para lograr esto, son importantes las siguientes cinco reglas al diseñar y construir una cimentación:
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El plano de cimentación debe estar por debajo del plano resistente del suelo, si es posible.
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El plano de cimentación debe estar por encima del nivel del agua para evitar problemas de presión hidráulica.
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Las cimentaciones deben estar por debajo de la línea de heladas para prevenir el levantamiento por hielo y los asentamientos por esfuerzo.
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Las zapatas deben estar suficientemente separadas para que no se carguen unas a otras, sino al subsuelo.
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Al construir junto a estructuras existentes, los planos de cimentación deben conectarse.
No siempre es posible cumplir plenamente estos objetivos. En tales casos, se deben emplear diseños más complejos y con mayor uso de materiales, optando por cimentaciones profundas en situaciones extremadamente difíciles relacionadas con la capacidad portante del suelo.
1. Cimentaciones superficiales
Tipos de cimentaciones superficiales:
- Cimentación corrida - Es típica para edificios de mampostería, ubicada bajo los muros del edificio. Generalmente se vierte en la zanja de cimentación excavada, aunque también puede hacerse con encofrado.
- Zapatas aisladas - Son comunes en edificios con pilares. Pueden ser de base plana, escalonada o inclinada. También existen soluciones prefabricadas, como bloques de cimentación monolíticos sobre los que se colocan columnas prefabricadas.
- Emparrillado de cimentación - Similar a la cimentación corrida, las cimentaciones puntuales pueden conectarse en una viga única o en ambas direcciones, formando una cimentación rígida en rejilla.
- Cimentación en losa - En caso de niveles freáticos altos, puede ser necesaria una losa continua de hormigón armado monolítico, que puede reforzarse con una rejilla de nervaduras.
2. Cimentaciones profundas
Las cimentaciones profundas son necesarias cuando no hay suelo portante adecuado cerca de la superficie o cuando existe riesgo de deslizamientos debido a la corriente del agua.
En general, una cimentación de más de 3 metros de profundidad se considera profunda.Tipos de cimentaciones profundas:
- Cimentaciones de pozos - Las cimentaciones de pozos se utilizan típicamente para profundidades de cimentación de 3 a 6 metros.
- Cimentaciones por pilotes - Las cimentaciones por pilotes pueden alcanzar profundidades de hasta 20 metros. Los cálculos estructurales suelen tener en cuenta la transferencia de carga a través de la pared del revestimiento, incluso si esta se encuentra por encima del nivel del suelo portante.
- Muros pantalla - Las losas de hormigón armado de los muros pantalla pueden extenderse hasta 40 metros, formando un límite continuo alrededor del edificio, proporcionando así un método de drenaje y permitiendo la creación de espacios de utilidad multinivel (por ejemplo, aparcamientos subterráneos) bajo la superficie.
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Cimentaciones superficiales
CURSO 1 / MÓDULO 2 - CIMENTACIONES / LECCIÓN 2 - CIMENTACIONES SUPERFICIALES
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Cimentación corrida
La cimentación corrida es la más común para estructuras de mampostería y es más ancha que la mampostería que se apoya sobre ella.
Generalmente se fabrica con hormigón o hormigón ligero, vertido entre las paredes de la zanja de cimentación.
Si el suelo no tiene suficiente resistencia, se requiere encofrado para su construcción.
Si es necesario un refuerzo estructural, se colocará armadura en el hormigón.Proceso de construcción:
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Limpieza del sitio para eliminar plantas, humus y la capa superficial del suelo.
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Replanteo para fijar todos los puntos de las esquinas y las líneas de los límites. Esto puede realizarse utilizando una cuerda guía que se marca en la superficie del suelo con polvo de cal, por ejemplo.
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Excavación de las zanjas de base, ya sea a máquina o manualmente, asegurándose de que los niveles sean correctos.
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Encofrado, solo si es necesario. Si se requiere, la zanja debe hacerse lo suficientemente ancha para acomodar el encofrado.
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El hormigón de limpieza se está preparando para la armadura.
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El hormigón se vierte con una hormigonera rotativa o se transporta en capas de aproximadamente 25 cm, compactándose con un vibrador de varilla.
Durante el fraguado, el hormigón debe regarse para evitar una rápida pérdida de humedad, que podría causar sobrecalentamiento. -
Retiro del encofrado.
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Relleno en capas de 15 cm y compactación alrededor de los elementos de la base.
Las cimentaciones para los muros divisorios se construyen de la misma manera que las de los muros principales, pero con una sección transversal más pequeña.
Esta sección puede reducirse aún más usando vigas reforzadas.
En caso de cargas menores, puede ser suficiente reforzar la solera con armadura.
En terrenos inclinados, donde se utilizan diferentes planos de cimentación, la cimentación corrida debe ser escalonada.
El salto de nivel es un máximo de 50 cm y el ángulo de inclinación de la escalera no debe superar los 30 grados.Zapatas aisladas
Las zapatas aisladas soportan columnas o pilares y, por lo general, se construyen con hormigón armado. También pueden ser estructuras prefabricadas de hormigón armado, conocidas como cimentaciones inclinadas.
La construcción de zapatas de hormigón armado es similar a la de las cimentaciones corridas, con la diferencia de que las zapatas son elementos aislados y no continuos.
Al construirlas, el encofrado longitudinal del pilar generalmente continúa dentro del cuerpo de la base para crear una conexión integrada.
La impermeabilización puede lograrse colocando láminas metálicas debajo de los pilares o aislando toda la zapata.Para cimentaciones prefabricadas, una solución típica es construir primero los bloques de base de hormigón y luego levantar las zapatas tipo cáliz sobre estos. La colocación requiere de una capa de 8 a 10 cm de hormigón de nivelación sobre los bloques, y posteriormente, se coloca la base cáliz en el mortero de asiento aplicado en su superficie.
El pilar se coloca dentro del cáliz, se asegura inicialmente con cuñas y finalmente con hormigón.
La impermeabilización puede lograrse utilizando un pilar impermeabilizado.Cimentación de viga y rejilla
Este tipo de cimentación puede ser necesaria si la carga es demasiado pesada, lo que resulta en bases puntuales demasiado grandes o cercanas entre sí.
También puede ser necesario en casos de riesgo de asentamiento o deslizamiento.
La construcción es similar a la de una cimentación corrida.Cimentación en losa
La cimentación en losa es particularmente necesaria en suelos con baja capacidad portante, especialmente con niveles freáticos altos.
La losa resiste la presión del agua gracias a su peso y diseño uniforme, lo que protege contra la flotación.Construcción de la cimentación en losa:
- Después de la limpieza del sitio y la nivelación, se procede al drenaje.
- Tras los trabajos de excavación, se realiza una base de hormigón de limpieza para aislamiento con un espesor mínimo de 10 cm, sobre la cual se coloca la impermeabilización del suelo.
La base debe ser más ancha que la losa en todas las direcciones y debe incluir una viga perimetral para recibir el muro de retención del aislamiento, que puede construirse, por ejemplo, con ladrillos pequeños. - Se construye el muro de retención del aislamiento y se completa la impermeabilización del suelo alrededor de toda la cimentación de la losa.
- Se debe colocar una capa de 5 cm de hormigón prefabricado y continuar con cualquier encofrado y armadura necesarios.
- Luego debe completarse el hormigonado, preferiblemente en una sola sesión.
- Finalmente, se rellena con tierra.
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Cimentaciones profundas
CURSO 1 / MÓDULO 2 - CIMENTACIONES / LECCIÓN 3 - CIMENTACIONES PROFUNDAS
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Cimentación de pozos
Construcción de pozos prefabricados:
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Se marcan los planos límites en la posición planificada de la base.
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Se inicia la excavación del terreno dentro del área delimitada por el borde de corte.
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Se coloca el primer elemento de revestimiento de hormigón armado en la parte superior y se continúa con la excavación, lo que provoca que el elemento descienda con el borde de corte.
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Se colocan más elementos de revestimiento hasta alcanzar la profundidad planificada.
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El fondo del pozo se sella con una capa de hormigón impermeable, conocida como el tapón inferior.
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El interior del pozo se llena con hormigón pobre o grava arenosa.
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Finalmente, se realiza una tapa portante de hormigón armado sobre la parte superior.
Construcción de una cimentación con pozo entubado de acero:
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Se hinca el tubo de acero.
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Se excava el terreno utilizando una máquina con cubo de excavación.
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Se inicia el hormigonado, llenando el pozo en tongadas.
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La pared de acero se extrae de manera continua en paralelo con el proceso de hormigonado.
Los cuerpos de los pozos suelen estar conectados mediante una zapata en rejilla.
Cimentaciones de pilotes
Los pilotes prefabricados con diferentes secciones transversales de 30-40 cm de ancho lateral y puntas de acero pueden utilizarse en capas de suelo poco consistente y para profundidades máximas de cimentación de 10-12 metros. Las cimentaciones de pilotes prefabricados de hormigón armado pueden instalarse mediante técnicas como hincado, vibración de pilotes, lavado del terreno o combinaciones de estas.
Cimentaciones de pilotes perforados sin revestimiento (e.g., Soil-Mec): Como parte del proceso Soil-Mec, se instala una tubería guía en la sección superior (3-5 metros) de un orificio de perforación de 80-150 cm de diámetro para prevenir el colapso. En la parte inferior del orificio, una lechada de bentonita realiza la misma función. Luego se coloca el refuerzo prefabricado en el orificio terminado, seguido del hormigonado.
Cimentaciones de pilotes perforados con revestimiento recuperado (Benoto): El método Benoto implica la inserción de un tubo de revestimiento, con diámetro mínimo de 80 cm. El terreno se extrae de manera continua desde el interior del tubo. Luego, se coloca la armadura y se vierte el hormigón. Durante este proceso, el tubo de revestimiento se recupera de manera continua.
Cimentaciones de pilotes revestidos con hinca recuperada (Franki): como parte del proceso Franki, un pilote revestido se coloca en la ubicación prevista del pilote, cuyo interior se llena con hormigón hasta una altura de 1 metro. Con el hormigón endurecido, el tubo de revestimiento se hinca en el suelo hasta la profundidad deseada. Al final del proceso, el tapón de hormigón se expulsa. Luego se coloca la armadura y se vierte el hormigón capa por capa, mientras el tubo de revestimiento se recupera mediante un movimiento continuo hacia arriba y hacia abajo.
Muros pantalla
Un muro pantalla generalmente tiene entre 40 y 120 cm de ancho y de 6 a 40 metros de profundidad, normalmente por debajo del nivel del suelo resistente, que en algunos casos también actúa como capa impermeable.
Se puede mejorar la interacción mediante el anclaje al suelo soportado.Diagrama de la construcción de un muro pantalla:
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Construir una viga ranurada.
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Excavar una sección de losa del terreno a lo ancho del muro.
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Paralelamente, verter lechada en la tierra excavada.
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Colocar la armadura en su lugar.
Verter hormigón desde el fondo hacia arriba, desplazando la lechada de manera continua.
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