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cimentaciones y pilotes
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CIMENTACIÓN Las Cimentaciones son las bases que sirven de sustentación al edificio; se calculan y proyectan teniendo en consideración varios factores tales como la composición y resistencia del terreno, las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden, tales como el efecto del viento o el peso de la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos. Todos los edificios poseen un peso propio dado por: La Estructura. Elementos Constructivos: Paredes, Techos, Carpinterías, etc. Todo aquello que se coloca al momento de habitarlo, es decir: mobiliario, electrodomésticos, etc. Otras cargas: Del mismo modo, influyen en los edificios cargas importantes como el peso de la nieve sobre las cubiertas o la incidencia de los vientos en fachadas o sobre superficies expuestas a los mismos. El edificio debe estar proyectado contemplándose estas variables para evitar agrietarse, hundirse, inclinarse o colapsar.
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CIMENTACIÓN
Las Cimentaciones son las bases que sirven de sustentación al edificio; se calculan y proyectan
teniendo en consideración varios factores tales como la composición y resistencia del terreno, las
cargas propias del edificio y otras cargas que inciden, tales como el efecto del viento o el peso de
la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos.
Todos los edificios poseen un peso propio dado por:
La Estructura.
Elementos Constructivos: Paredes, Techos, Carpinterías, etc.
Todo aquello que se coloca al momento de habitarlo, es decir: mobiliario, electrodomésticos, etc.
Otras cargas: Del mismo modo, influyen en los edificios cargas importantes como el peso de
la nieve sobre las cubiertas o la incidencia de los vientos en fachadas o sobre superficies
expuestas a los mismos.
El edificio debe estar proyectado contemplándose estas variables para evitar agrietarse, hundirse,
inclinarse o colapsar.
La estructura del edificio se compone de elementos tales como pilares, vigas, paredes,
techos, etc., y ha de tener la suficiente resistencia para soportar estos pesos.
La estructura del edificio se sostiene y logra estabilidad a través de sus cimientos.
Los cimientos pues, son las bases donde apoya un edificio y son los que transmiten y distribuyen
las cargas del edificio al terreno.
Después de efectuar los movimientos de tierra en una obra, y de transportar las tierras extraídas,
se ejecuta la construcción de los cimientos sobre los que se asentará la edificación realizando
previamente el replanteo.
PRINCIPIOS GENERALES
Al comenzar con los trabajos en una obra se inician los movimientos de tierra para dar lugar a la
construcción de los cimientos que sostendrán el edificio.
Para ello se realiza el replanteo y se ejecutan los cimientos de acuerdo al cálculo estructural y al
proyecto elaborado, considerando todas las variables que inciden, como por ejemplo las cargas
propias de la construcción, el tipo de terreno, etc.
Por lo general, las tensiones admisibles del terreno son inferiores a las de los materiales de la
estructura, de manera que los cimientos deben transmitir las acciones del edificio dentro de ciertos
límites para que la estructura permanezca estable sin alteraciones.
La construcción de los cimientos debe contemplar los siguientes principios generales:
Tener conocimiento a fondo del terreno.
Efectuar el cálculo de cimientos por exceso, aplicando los coeficientes de seguridad
necesarios.
Ubicar la base de cimentación protegida de las heladas.
Poner atención en las capas freáticas.
Tomar todos los recaudos ante terrenos sin consolidar.
Para saber qué tipo de cimentación conviene en el proyecto que se esté elaborando,
deberá considerar dos puntos importantes:
Características del Terreno.
Profundidad del estrato resistente.
Nivel freático y sus variaciones.
Capacidad de asentamiento del estrato de apoyo.
Cota de socavaciones debidas a corrientes subterráneas.
Humedad y heladicidad en capas superficiales.
Características de la Estructura
Cargas transmitidas, su valor y características.
Capacidad de asiento diferencial y total.
(Capacidad de asiento diferencial: capacidad de desplazamiento vertical relativo de un pilar
antes de provocar la rotura por flexión de los dinteles).
Influencia de las estructuras próximas.
FUNCIÓN DE LOS CIMIENTOS
Los cimientos tienen la función de transmitir en forma repartida las cargas del edificio al terreno
donde se asienta.
La estructura proporciona esfuerzos, de compresión o tracción hasta las bases, y se deben
distribuir en forma pareja para que no originen tensiones mayores de la que puede soportar.
Por esta razón el coeficiente de seguridad que se aplica, debe considerar probables diferencias en
la predeterminación de su capacidad portante.
Como los cimientos están solicitados a esfuerzos de compresión y también de tracción, efectos de
fricción y de adherencia al suelo; es conveniente que estén solicitados por una carga centrada.
MATERIALES
Mampostería
Los cimientos construidos con mampostería, por lo general, se encuentran en edificaciones
antiguas.
Se ejecutan con piedras colocadas en seco o con hormigón.
La piedra que se elige en estos casos y que mejor responde es la que carece de grietas y agujeros,
poniendo en contacto la superficie rugosa para mejor adherencia del material.
Se reconoce la piedra dura a través de golpe seco con una maceta.
Si el sonido es hueco, sordo o grave, se desecha porque es una piedra blanda; si el sonido es
agudo o metálico, se trata de una piedra dura apta para el cimiento.
Otro método de reconocerlas es rompiéndolas.
Si los fragmentos de roca tienen aristas vivas, estamos frente a una roca dura; si los fragmentos
tienen aristas redondeadas, es una piedra blanda.
Por lo general, este tipo de cimientos suelen tener en el fondo un manto de arena de un espesor de
10 cm.
Aunque estén ejecutados con morteros de cemento Portland, en obras antiguas suelen ser de Cal
hidráulica.
Ladrillo de Fábrica Cerámica
Como en el caso de cimentación con mampostería, la utilización de ladrillo cerámico se observa en
edificaciones antiguas.
Actualmente se ha dejado de lado su utilización por el coste elevado de la mano de obra y porque
el hormigón armado es una solución más práctica y responde en forma óptima a las necesidades
del sistema constructivo.
Hormigón Ciclópeo
Este es un sistema que ha quedado prácticamente en desuso, se usaba en construcciones con
Cargas poco importantes; exceptuando las construcciones auxiliares como vallas de cerramiento
en terrenos suficientemente resistentes.
El hormigón ciclópeo se realiza añadiendo piedras más o menos grandes a medida que se va
hormigonando para economizar material.
Utilizando este sistema, se puede emplear piedra más pequeña que en los cimientos de
mampostería hormigonada.
La técnica del hormigón ciclópeo consiste en lanzar las piedras desde el punto más alto de la zanja
sobre el hormigón en masa, que se depositará en el cimiento.
Precauciones :
Tratar que las piedras no estén en contacto con la pared de la zanja.
Que las piedras no queden amontonadas.
Alternar en capas el hormigón y las piedras.
Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormigón.
Hormigón en Masa
Los cimientos de hormigón en masa actualmente se realizan únicamente en construcciones con
poca carga y en terrenos bastante resistentes y muy homogéneos.
Hormigón Armado
Este sistema es el más utilizado en la actualidad en los cimientos de las construcciones en general.
El hormigón armado, además de los esfuerzos de compresión, puede absorber esfuerzos de
tracción evitando probables asientos.
ZAPATAS
Una zapata (a veces llamada poyo) es un tipo de cimentación superficial (normalmente aislada),
que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogéneos y de resistencias a compresión
medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormigón (concreto) situado bajo los pilares de la
estructura. Su función es transmitir al terreno las tensiones a que está sometida el resto de la
estructura y anclarla.
Cuando no es posible emplear zapatas debe recurrirse a cimentación por pilotaje o losas de
cimentación.
Tipos de zapatas:
Existen varios tipos de zapatas en función de si servirán de apoyo a uno o varios pilares o bien
sean a muros. Para pilares singulares se usan zapatas aisladas, para dos pilares cercanos zapatas
combinadas, para hileras de pilares o muros zapatas corridas.
Zapatas aisladas
Empleadas para pilares aislados en terrenos de buena calidad, cuando la excentricidad de la carga
del pilar es pequeña o moderada. Esta última condición se cumple mucho mejor en los pilares no
perimetrales de un edificio. Las zapatas aisladas según su relación entre el canto y el vuelo o largo
máximo libre pueden clasificarse en:
Zapatas rígidas o poco deformables.
Zapatas flexibles o deformables.
Y según el esfuerzo vertical esté en el centro geométrico de la zapata se distingue entre:
Zapatas centradas.
Zapatas excéntricas.
Zapatas irregulares.
El correcto dimensionado de las zapatas aisladas requiere la comprobación de la capacidad
portante de hundimiento, la comprobación del estado de equilibrio (deslizamiento, vuelco), como la
comprobación resistente de la misma y su asentamiento diferencial en relación a las zapatas
contiguas.
Zapatas combinadas
A veces, cuando un pilar no puede apoyarse en el centro de la zapata, sino excéntricamente sobre
la misma o cuando se trata de un pilar perimetral con grandes momentos flectores la presión del
terreno puede ser insuficiente para prevenir el vuelco de la cimentación. Una forma común de
resolverlo es uniendo o combinando la zapata de cimentación de este pilar con la más próxima, o
mediante vigas de atado, de tal manera que se pueda evitar el giro de la cimentación.
Un caso frecuente de uso de zapatas combinadas son las zapatas de medianería o zapatas de
lindero, que por limitaciones de espacio suelen ser zapatas excéntricas. Por su propia forma estas
zapatas requieren para un correcto equilibrio una viga de atado. Dicha viga de atado junto con
otras dos zapatas, constituye un caso de zapatas combinadas.
Zapatas corridas o continuas
Dibujo esquemático de zapata continua.
Se emplea normalmente este tipo de cimentación para sustentar
muros de carga, o pilares alineados relativamente próximos, en
terrenos de resistencia baja,media o alta. Las zapatas de lindero
conforman la cimentación perimetral, soportando los pilares o muros
excéntricamente; la sección del conjunto muro-zapata tiene forma de
|_ para no invadir la propiedad del vecino. Las zapatas interiores
sustentan muros y pilares según su eje y la sección muro-zapata
tiene forma de T invertida _|_; poseen la ventaja de distribuir mejor el
peso del conjunto.
VIGAS DE CIMENTACIÓN
Que existen vigas conectoras, vigas de cimentación y soleras de amarre (no trabajan como vigas
sino que a compresión y tracción).
Vigas conectoras o trabes de liga (utilizada en zapatas de lindero): éstas se utilizan en
el diseño de zapatas de lindero las cuales por su excentricidad provocan una distribución de
presiones desuniformes, presentándose la posibilidad de que la zapata se incline y
consecuentemente flexione la columna. La función primordial de la "viga conectora" es equilibrar la
mala distribución de esfuerzos de la zapata excéntrica a través de una viga conectora con una
zapata concéntrica la cual si posee una mejor distribución de esfuerzos. Dicha viga conectora su
función es equilibra la distribución de esfuerzos y no absorbe ningún tipo de momento (mas que los
que se dan por continuidad de dicha viga con la columna, por lo tanto el momento máximo será en
el interior de la viga y no en el empotramiento. Conviene también tener en cuenta en el diseño de la
viga conectora no se considera la reacción del suelo sobre ella, esto se logra aflojando el suelo que
está en contacto con ella en el tramo comprendido entre zapatas (algunos lo hacen con camas de
arena).
Vigas de cimentación: Esta se da cuando por la importancia de las cargas resulten las zapatas
de cimentación con dimensiones tales que queden muy próximas unas con otras, entonces es
conveniente emplear otro tipo de cimentación tal como lo dan las vigas de cimentación. Este tipo
de cimentación consiste en unir las bases de las columnas con vigas de concreto, que pueden ser
de sección rectangular o en "T". En La cimentación por medio de vigas la carga de cada columna
se considera repartida por igual en todas las vigas concurrentes a la misma, y como carga de cada
viga se toma aquella formada por la suma de las dos cargas transmitidas por las columnas que
sustenta. En este tipo de cimentación estas vigas si absorben los momentos que transmiten las
columnas y también se considera la reacción del suelo sobre ella.
Solera de amarre: éstas hacen que el edificio trabaje como un sistema unificado cuando se
utilizan zapas aisladas en cada una de las columnas, entonces se debe buscar a través de soleras
de amarre amarrar dichas columnas. Estos elementos trabajan a tensión y a compresión (no a
flexión), y generalmente se diseña con el 10% de la carga total que transmite dicha columna al
cimiento.
PLATEA DE CIMENTACIÓN
Los edificios al apoyar sobre los suelos, le transmiten todas las cargas que generan y los hacen
mediante estructuras de transición que son las cimentaciones.
Para definir a las cimentaciones como la parte de los edificios que deben cumplir la
función estática de soportar las cargas y distribuirlas de la manera más adecuada y en la
profundidad necesaria, para que el suelo pueda soportarla sin fatigas excesivas durante toda la
vida de la obra.
El acto de construir una platea de cimentación representa excavar un terreno natural y sustituirlo
por otro elemento más firme en el lugar de concentración de cargas.
PLATEAS DE CIMENTACION
En general las plateas de cimentación se utilizan cuando las cargas son demasiado elevadas o
cuando resultan excesivamente bajas. Por ejemplo para un edificio de varias plantas que transmite
sus cargas por todas las paredes (longitudinales y transversales) es conveniente la platea. Pero
también para los casos de una vivienda muy liviana (prefabricada en madera o material ligero, aquí
la platea actúa como cimentación y contrapiso.
Las plateas de cimentación o losas d fundación son cimentaciones superficiales, sobre el terreno
natural. Las vemos tanto en viviendas comunes como en edificios. Consta de una losa de hormigón
armado apoyada en el terreno, reforzada con vigas perimetrales y vigas debajo de
los muros portantes.
USO DE LAS PLATEAS
En toda edificación los suelos deben resultar ‘uniformes y estables’ en el tiempo, especialmente
frente a las variaciones de humedad y cuando se socavan por falta de confinamiento. El primero es
el caso de las arcillas y el segundo de los limos yarenas.
LAS PLATEAS SE USAN:
Cuando el terreno natural no es apto para cimentaciones convencionales, es decir el terreno es
malo, ya sea conformado por arcillas expansibles, que cambian de volumen por la humedad (se
dilatan) o al secarse (se contraen).
PILOTES
Se denomina pilote a un elemento constructivo utilizado para cimentación de obras, que permite
trasladar las cargas hasta un estrato resistente del suelo, cuando este se encuentra a una
profundidad tal que hace inviable, técnica o económicamente, una cimentación más convencional
mediante zapatas o losas.
Tiene forma de columna colocada en vertical en el interior del terreno sobre la que se apoya el
elemento que le trasmite las cargas (pilar, encepado, losa...) y que trasmite la carga al terreno
por rozamiento del fuste con el terreno, apoyando la punta en capas más resistentes o por ambos
métodos a la vez.
Tipos de pilotes:
Primeros Pilotes
Es el tipo de pilote más antiguo, normalmente de madera, y se inventó para hacer cimentaciones
en zonas con suelo húmedo, con el nivel freático alto o inundadas. Eran de madera, troncos
sencillamente descortezados y su capacidad portante se basaba, bien llegando a un capa del
terreno suficientemente resistente, bien por rozamiento del pilote con el terreno.
Pilotes in situ
La denominación se aplica cuando el método constructivo consiste en realizar una perforación en
el suelo a la cual, una vez terminada, se le colocará un armado en su interior y posteriormente se
rellenará con hormigón.
En ocasiones, el material en el que se está 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 frágil, cualquier movimiento como el que produce la
broca o útil al perforar o la simple presencia de agua en el suelo entre otros, hace que se rompa
dicha cohesión y el material trabaje como un suelo friccionante), es por ello que se presentan
desmoronamientos en el interior de las paredes de la perforación; a este fenómeno se le denomina
"caídos", es por ello que se recurre a diversos métodos para evitar que se presente.
Por la forma de ejecución del vaciado, se distinguen básicamente dos tipos de pilotes: los de
extracción y los de desplazamiento. Un pilote de extracción se realiza extrayendo el terreno,
mientras que el de desplazamiento se ejecuta compactándolo. En ambos casos se utilizan
diferentes técnicas para mantener la estabilidad de las paredes de la excavación.
Los tipos de pilotes in situ están recogidos en las Normas Tecnológicas de la Edificación.
Pilote in situ de desplazamiento con azuche
Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca o capas
duras de terreno, después de atravesar capas blandas. También como pilotaje trabajando por fuste
y punta en terrenos granulares medios o flojos, o en terrenos de capas alternadas coherentes y
granulares de alguna consistencia.
Pilote in situ de desplazamiento con tapón de gravas
Usualmente como pilotaje trabajando por fuste en terrenos granulares de compacidad media o en
terrenos con capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia.
Pilote in situ de extracción con entubación recuperable
Este tipo de pilote se ejecuta excavando el terreno y utilizando una camisa (tubo metálico a modo
de encofrado), que evita que se derrumbe la excavación. Una vez completado el vaciado, y según
se va hormigonando el pilote, se va retirando gradualmente la camisa, que puede ser reutilizada
nuevamente.
Usualmente como pilotaje de poca profundidad trabajando por punta, apoyado en roca. También
como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme, prácticamente
homogéneo.
Pilote in situ de extracción con camisa perdida
Se ejecuta por el mismo sistema del tipo in situ de extracción con entubación recuperable, con la
diferencia de que la camisa metálica no se extrae, sino que queda unida definitivamente al pilote.
Usualmente como pilotaje trabajando por punta apoyado en roca o capas duras de terreno y
siempre que se atraviesen capas de terreno incoherente fino en presencia de agua, o exista flujo
de agua y en algunos casos con capas de terreno coherente blando; cuando existan capas
agresivas al hormigón fresco. La camisa se utilizará para proteger un tramo de los pilotes expuesto
a la acción de un terreno agresivo al hormigón fresco o a un flujo de agua. La longitud del tubo que
constituye la camisa será tal que, suspendida desde la boca de la perforación, profundice dos
diámetros por debajo de la capa peligrosa.
Pilote in situ perforado sin entubación con lodos tixotrópicos
Es un pilote de extracción, en el que la estabilidad de la excavación se confía a la acción de lodos
tixotrópicos. Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de
terreno. Cuando se atraviesen capas blandas que se mantengan sin desprendimientos por efecto
de los lodos.
Pilote in situ barrenado sin entubación
Barrena para la ejecución de pilotes.
Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en capa de terreno coherente duro.
También como pilotaje trabajando por fuste en terreno coherente de consistencia firme
prácticamente homogéneo o coherente de consistencia media en el que no se produzcan
desprendimientos de las paredes.
Pilote in situ barrenado y hormigonado por tubo central de barrena
Usualmente como pilotaje trabajando por punta, apoyado en roca o capas duras de terreno.
También como pilotaje trabajando por fuste y punta en terrenos de compacidad o consistencia
media, o en terrenos de capas alternadas coherentes y granulares de alguna consistencia
Se trata de pilotes por desplazamiento de las tierras por medio de una barrena continua.
Posteriormente se ejecuta el hormigonado por bombeo por el tubo tubo central existente en el
interior de la barrena.
Este sistema resulta apropiado para suelos blandos e inestables y con presencia de agua. La
armadura se introduce una vez perforado y hormigonado el pilote, por lo que genera el
inconveniente de que debido a la densidad del hormigón, la longitud de armado no supera los 7,00-
9,00 m.
Pilotes hincados
Consiste en introducir elementos prefabricados de hormigón similares a postes de luz o secciones
metálicas por medio de piloteadoras en el suelo.
Dichos elementos son colocados verticalmente sobre la superficie del terreno y posteriormente
"hincados" en el piso a base de golpes de "martinete", 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 diseño, en caso de ser un pilote que trabaje por "fricción".
Pilotes prefabricados
Los pilotes prefabricados pertenecen a la categoría de cimentaciones profundas, también se los
conoce por el nombre de pilotes premoldeados; pueden estar construidos con hormigón armado
ordinario o con hormigón pretensado.
Los pilotes de hormigón armado convencional se utilizan para trabajar a compresión; los de
hormigón pretensado funcionan bien a tracción, y sirven para tablestacas y cuando deben quedar
sumergidos bajo el agua. Estos pilotes se clavan en el terreno por medio de golpes que efectúa un
martinete o con una pala metálica equipada para hincada del pilote.
Su sección suele ser cuadrada y sus dimensiones normalmente son de 30 cm x 30 cm ó 45 cm x
45 cm También se construyen con secciones hexagonales en casos especiales. Están compuestos
por dos armaduras: una longitudinal con cuatro varillas de 25 mm de diámetro, y otra transversal
compuesta por estribos de varilla de 8 mm de sección como mínimo. La cabeza del pilote se
refuerza mediante cercos con una separación de 5 cm en una longitud de un metro. La punta va
reforzada con una pieza metálica especial para facilitar la hinca.
Pilotes excéntricos
Los pilotes excéntricos son los que se ubican fuera de los ejes de las columnas y de las
contratables en edificios urbanos con estructura reticular, ofreciendo ventajas sustanciales respecto
de los tradicionales instalados a cielo abierto antes del desplante de la edificación, colados en sitio
o prefabricados hincados a golpes de martillo y coincidentes con los ejes, lo que dicho en otras
palabras significa que los pilotes excéntricos pueden instalarse después de haberse iniciado la
construcción del edificio. Cuando éste ya tiene algún peso se usa como lastre gratuito para dar la
reacción de hincado al equipo hidráulico que es compacto, silencioso, sin vibraciones, limpio y de
mayor capacidad que la dada con golpes de martillo.
Las ventajas sustanciales de carácter financiero a favor del propietario y de tipo ingenieril a favor
de los técnicos participantes, debidas al simple cambio de ubicación de los pilotes, son las
siguientes:
Ahorro del tiempo total de construcción del edificio al eliminar del programa de obra el que
correspondería a la instalación tradicional de los pilotes hecha antes del inicio de la
construcción.
Se garantiza la verticalidad de los pilotes gracias al tipo de perforación en el subsuelo, que
guía la punta del pilote según la línea de la gravedad hasta llegar a la capa de apoyo.
Los pilotes pueden ser de cualquier tipo de funcionamiento, a saber: apoyados por punta,
flotantes, o de fricción negativa, según se haya decidido por el Estudio de Mecánica de
Suelos.
La totalidad de los pilotes apoyados en estrato duro se rebotan a la carga de prueba
cuando la punta llega al estrato y la fricción lateral es despreciable, garantizando la
inmovilidad de los pilotes bajo toda solicitación de carga y sin costo adicional para el
propietario. La inmovilidad se aprovecha en casos específicos para controlar los esfuerzos
y las deformaciones del conjunto “suelo-edificio-pilote”, instalando mecanismos modernos
a prueba de sismos muy enérgicos, tanto en obras nuevas donde han originado el
concepto "Construya Antes Hinque Después", o en edificios que ya estando en
funcionamiento requieren ser recimentados sin dejar de funcionar, para recuperar la
verticalidad perdida porque es riesgoso que se hayan reducido los factores de seguridad
de la estructura consumidos por la inclinación, la que pone en riesgo la seguridad de los
usuarios, la del propio edificio y la de las edificaciones adyacentes, asi como las
instalaciones públicas bajo las banquetas y también para recuperar los niveles correctos
cuando aparentemente los edificios han “emergido” respecto del nivel de las banquetas en
la vía pública.
Cuando en las edificaciones se presentan problemas generados por un comportamiento
distinto del subsuelo al esperado por nosotros, como sucede en las zonas lacustres sujetas
a proceso de consolidación por pérdida de humedad, por sobrecarga o por el efecto nocivo
de sismos de alta energía, la excentricidad de los pilotes permite en todo momento si fuere
necesario o conveniente, cambiar su tipo de funcionamiento diseñado de origen.
Principios de funcionamiento
Los pilotes trasmiten al terreno las cargas que reciben de la estructura mediante una combinación
de rozamiento lateral o resistencia por fuste y resistencia a la penetración o resistencia por punta.
Ambas dependen de las características del pilote y del terreno, y la combinación idónea es el
objeto del proyecto. Para un pilote circular, hormigonado in situ y apoyado cuya punta inferior está
sobre un estrato de resistencia apreciable la carga de hundimiento vienen dada por:
Donde:
, altura y diámetro del pilote.
, sobrecarga [kN/m2] sobre la base de cimentación del pilotaje.
, peso específico del terreno y coeficiente de rozamiento terreno-pilote.
Presión admisible sobre el estrato en que se apoya la punta del pilote.
Cabe señalar que, como en todo trabajo relacionado con la ingeniería geotécnica, existe cierto
grado de incertidumbre en la capacidad final de un pilote. Es por esto que buena parte de la
investigación que se viene desarrollando en este campo tiene que ver con métodos que permitan
hacer un control de calidad a bajo costo del pilotaje antes de aplicar las cargas. El método más
obvio aunque el más costoso es hacer una prueba de carga. Como métodos alternativos podemos
mencionar: pruebas de resonancia, prensa hidráulica de Osterberg, pruebas de análisis de ondas,
pruebas sísmicas.
En muchos casos las teorías que permiten estimar la resistencia de fuste y la resistencia de
punta son de tipo empírico. Es decir, son el resultado de un análisis estadístico del comportamiento
de ciertos pilotes en determinadas condiciones de terreno. Por lo tanto, es sumamente importante
conocer el origen y las condiciones bajo las cuales determinadas fórmulas de cálculo son válidas.
Colocación de hormigón in situ
La distancia mínima entre la piloteadora y la colocación del hormigón debe ser especificada. Se
han realizado pruebas que muestran que las vibraciones provenientes de la piloteadora no tienen
efectos contrarios sobre el hormigón fresco, y un criterio de un pilote abierto entre las operaciones
de perforación y las de vaciado es considerado como satisfactorio.
La camisa, cascarón, tubo o tubería, debe ser inspeccionado justo antes a rellenarlo con hormigón
y debe estar libre de material extraño y no contener más de diez centímetros de agua, a menos
que se utilice el método tremie para introducir hormigón. El hormigón debe ser vertido en cada
perforación o camisa sin interrupción. Si es necesario interrumpir el proceso de vertido de hormigón
por un intervalo de tiempo tal que endurezca el hormigón, se deben colocar dovelas de acero en la
zona superior hormigonada del pilote. Cuando el vaciado se suspende, todas la rebabas debe ser
retiradas y la superficie del hormigón debe ser lavada con una lechada fluida.
Vaciado con el método tremie
El método tremie, de llenado por flujo inverso, se usa para verter hormigón a través de agua,
cuando la perforación queda inundada. El hormigón se carga por tolva o es bombeado, en forma
continua, dentro de una tubería llamadatremie, deslizándose hacia el fondo y desplazando el agua
e impurezas hacia la superficie. El fondo del tremie se debe cerrar con una válvula para prevenir
que el hormigón entre en contacto con el agua. El tremie llega hasta el fondo de la perforación
antes de iniciarse el vertido del hormigón. Al principio, se debe elevar algunos centímetros para
iniciar el flujo del hormigón y asegurar un buen contacto entre en hormigón y el fondo de la
perforación.
Como el tremie es elevado durante el vaciado, se debe mantener dentro del volumen del hormigón,
evitando el contacto con el agua. Antes de retirar el tremie completamente, se debe verter
suficiente hormigón para desplazar toda el agua y el hormigón diluido.
Para vaciar el agua del tremie se puede utilizar una pelota de goma, o un tapón de corcho.
ALBAÑILERÍA
La albañilería es construir edificios u obras en que se empleen, según los
casos, ladrillos, piedra, cal, arena, yeso, cemento u otros materiales semejantes.
MATERIALES Y HERRAMIENTAS:
Para las obras de albañilería (también conocidas simplemente como albañilerías) se utilizan
principalmente materiales pétreos, tales como: Ladrillos de arcilla, bloques de mortero de cemento,
piedras y otros similares de igual o parecido origen a los ya mencionados.
La persona que ejecuta directamente obras de albañilería se conoce con el nombre de albañil. El
albañil, para realizar su labor, utiliza como herramientas un recipiente en el cual prepara la mezcla
de mortero, otro en el cual cura los ladrillos con el fin de utilizarlos saturados de agua, una plana de
madera, un juego de maestras, lienza, y clavos.
TIPOS DE ALBAÑILERÍA:
Podemos encontrar tres tipos de albañilería, cuya utilización está determinada por el destino de
la edificación y los proyectos de cálculo y arquitectura respectivos. Estos tipos son: Albañilería
simple, Albañilería armada y albañilería reforzada.
ALBAÑILERÍA SIMPLE:
Usada de manera tradicional y desarrollada mediante la experimentación. Es en la cual la
albañileria no posee más elementos que el ladrillo y el mortero o argamaza, por lo cual son éstos
los elementos estructurales encargados de resistir todas las potenciales cargas que afecten la
construcción. Esto se logra ya que la disposición de los elementos obliga a que las fuerzas
interactuantes se sinteticen en la compresión de la estructura.
ALBAÑILERÍA ARMADA:
Se conoce con este nombre a aquella albañilería en la que se utiliza acero como refuerzo en los
muros que se construyen.
Principalmente estos refuerzos consisten en tensores (como refuerzos verticales) y estribos(como
refuerzos horizontales), refuerzos que van empotrados en los cimientos o en los pilares de la
construcción, respectivamente.
Suele preferirse la utilización de ladrillos mecanizados, cuyo diseño estructural facilita la inserción
de los tensores para darle mayor flexibilidad a la estructura.
ALBAÑILERÍA REFORZADA:
Albañilería reforzada con confinamientos, que son conjunto de elementos de refuerzo horizontales
y verticales, cuyas función es la de proveer ductibilidad a un muro portante.
UNIDADES DE ALBAÑILERÍA
1. REFERENCIA NORMATIVA:
- NormaE070
- NTP 399.613
- NTP331.018
- NTP331.019
El sistema estructural que más se utiliza en el Perú y Sudamérica para la construcción de viviendas
en zonas urbanas es la denominada albañilería de ladrillos de arcilla. Más del 43% de las viviendas
son construidas con este sistema estructural. En el sismo del 23/6/2001 en Arequipa hubo muchas
viviendas de albañilería que sufrieron daño. La principal fuente de este daño fue la no existencia de
un control de calidad adecuado durante la etapa constructiva y una deficiente configuración
estructural. El construir una vivienda sin seguir las normas de diseño sísmico y las normas de
diseño de albañilería puede producir daño estructural.
Existen diversos tipos de unidades de albañilería como los ladrillos de arcilla y sílico
calcáreos. La calidad de una unidad de albañilería depende principalmente de su manufactura y
porcentaje de vacios.
a. Manufactura:
a.1. Artesanal:
Es aquel que se realiza de forma manual. Tiene los siguientes procesos:
- Preparación del fango
- Moldeado de los adobes (ladrillos sin cocción)
- Secado de los adobes
- Preparación del horno
- Cocción de los ladrillos
- Preparación de la entrega
a.2. Mecanizado:
Es aquel que se realiza mediante un proceso industrial. El proceso para la fabricación del ladrillo es
como sigue:
- Extracción con excavadora de cuchara
- Transporte del material en forma mecanizada a las trituradoras o molinos
- Humectado y amasado de manera automática
- Obligar a la pasta a pasar por una hilera en cuya salida va siendo cortada por alambres
delgados y tensos
- Recepción del ladrillo en bandejas apropiadas
- Llevan el ladrillo al secadero por aire caliente y de ahí al horno túnel, que produce una cocción
controlada y uniforme.
b. Porcentaje de vacios:
b.1. Sólidos:
Es aquel ladrillo que se le considera macizo, es decir su área con huecos es mayor o igual al 70%
con respecto al área total de la base.
b.2. Huecos:
Es aquel ladrillo que se le considera perforado, es decir su área con huecos es menor o igual al
70% con respecto al área total de la base.
3. PROCEDIMIENTO:
En esta oportunidad realizaremos diversos ensayos a la unidad de albañilería más conocida, como
es el ladrillo. Los ensayos a seguir son:
1. Variación de dimensiones
2. Alabeo
3. Resistencia a la compresión
4. Absorción
5. Módulo de rotura
6. Succión
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Las especificaciones técnicas son los documentos en los cuales se definen las normas, exigencias
y procedimientos a ser empleados y aplicados en todos los trabajos de construcción de obras,
elaboración de estudios, fabricación de equipos, etc.
Especificaciones técnicas para obras:
En el caso de la realización de estudios, o construcción de obras forman parte integral del proyecto
y complementan lo indicado en los planos respectivos, y en el contrato. Son muy importantes para
definir la calidad de los acabados.
En general las Especificaciones Técnicas hacen referencia a:
Especificaciones nacionales oficiales de cada país;
Reglamentos nacionales de construcciones de cada país;
Manual de Normas ASTM (American Society for Testing and Materials)
Manual de Normas ACI (American Concrete Institute); y,
Dependiendo del tipo de obra hacen referencia también a:
Manual de Normas AASHTO (American Association of State Highway and Transportation
Officials)
Manual de Normas AISC (American Institute of Steel Construction)
Standard Specifications for Construction of Roads and Bridges on Federal Highway
Projects del Departamento de Transportes de los E.U.A.
Manuales y normas propias de cada país en particular (IRAM; DOCS, etc).
MORTEROS
En construcción, se llama mortero a la combinación de aglomerantes y aglomerados. Los más
comunes son los de cemento y están compuestos por cemento, agregado fino y agua.
Generalmente, se utilizan para obras de albañilería, como material de agarre, revestimiento de
paredes, etc.
SE CLASIFICAN EN:
Según el tipo de conglomerante:
Morteros de cal.
Morteros de cemento pórtland.
Morteros de cemento de aluminato de calcio.
Morteros bastardos.
Morteros especiales:
Morteros expansivos (Grout).
Morteros refractarios.
Morteros con aireante.
Morteros ignífugos.
Morteros de cemento cola.
Morteros aislados de finos.
Morteros aligerados.
Morteros no expansivos.
Morteros hidrófugos.
Morteros coloreados.
Morteros autonivelantes.
