Mecnica de Suelos

Mecnica de Suelos I

CIMENTACINIntroduccin La cimentacin es aquella estructura que se encarga de transmitir las cargas al terreno, distribuyndolas de forma que la presin admisible no debe ser superada en cada parte de la edificacin y no produzca cargas zonales, teniendo en cuenta las caractersticas del suelo, se va a elegir el tipo de cimentacin a desarrollar. Transmiten las fuerzas originadas por el peso propio de la estructura y sobrecargas que posteriormente actuarn sobre esta, resiste todas las cargas puntuales y las apoya en el terreno con firmeza, mediante comprensin vertical.

Definicin La cimentacin es: un elemento de unin que se realiza de acuerdo a las caractersticas de un terreno. Se debe hacer un estudio global de la tierra para poder realizar la correcta cimentacin Se le dice cimentacin al conjunto de elementos estructurales cuyo propsito es repartir las cargas de la edificacin o elementos apoyados a este al suelo distribuyndolas de forma que la presin admisible no debe ser superada en cada parte de la edificacin y no produzca cargas zonales. Debido a que el suelo resiste mucho menos que las columnas o muros que soportara, debe tener una amplia rea de contacto entre el suelo y la cimentacin (excepto en suelos rocosos). La cimentacin consiste en un grupo de elementos que soportan toda la estructura (depende de la magnitud de la edificacin la profundidad del cimiento) debido a eso es muy importante en una construccin y requiere de mucha atencin en su desarrollo ya que depende al tipo del terreno si es estable o no.ObjetivosEl objetivo principal de la cimentacin es transmitir las cargas puntuales de la estructura mediante comprensin vertical, hacia la zapata utilizada, reconocida mediante diversos estudios sobre el tipo de suelo y la estabilidad que esta proporciona.El objetivo de la cimentacin es sustentar la estructura del edificio dando garanta a la estabilidad e intentando evitar daos a los materiales estructurales y no estructurales. Caractersticas Deben situarse de un modo adecuado para impedir los daos producidos por heladas, cambios de volumen, socavaciones, movimientos de nivel fretico, daos producidos por futuras construcciones, etc. Deben ser estables: vuelco, deslizamiento, hundimiento, estabilidad general del conjunto, diseo estructural adecuado.

Deben ofrecer una seguridad aceptable y suficiente al menor coste posible y utilizando recursos de manera apropiada.

Los movimientos y vibraciones deben limitarse durante la construccin para que no desfigure o dae otras estructuras o instalaciones.

Funcin de la cimentacin

La cimentacin debe asegurar una distribucin pareja de las cargas, fuerzas, y una base nivelada a la perfeccin para que la estructura no se vea, luego, comprometida por pesos mal distribuidos ni exigencias en pilares o en cualquiera de las partes de la construccin.

Para la existencia de una buena cimentacin, tambin se debe contar con un terreno bien preparado. El terreno (la parcela de tierra sobre la que se construye) ha de estar tambin nivelado, principalmente bien asentado, contando con la composicin correcta para evitar que los azotes meteorolgicos, las condiciones climticas y ambientales lo hagan ceder y perder estabilidad. El suelo puede complementarse con rellenos, y tambin puede pisarse, que es presionarlo con pesos y golpeteos para compactar sus contenidos, hacindolo as ms firme.En toda estructura es necesario distinguir dos partes principales: La superestructura, en el caso de edificios, es aquella parte de la estructura que est formada por losas, trabes, muros, columnas, etc. La subestructura es la parte de la estructura que sirve para transmitir las cargas de esta al suelo de la cimentacin. Requisitos de una buena Cimentacin Deber cumplir tres requisitos fundamentales: a). El nivel de la cimentacin deber estar a una profundidad tal que se encuentre libre del peligro de heladas, cambios de volumen del suelo, capa fretica, excavaciones posteriores, etc. b). Tendr unas dimensiones tales que no superen la estabilidad o capacidad portante del suelo. c). No deber producir un asiento en el terreno que no sea absorbible por la estructura. Muchos suelos, fundamentalmente los que tienen arcillas expansivas, varan mucho de volumen segn su contenido de humedad. Dichos suelos debern evitarse o recurrir a unas cimentaciones ms profundas que apoyen en terrenos ms estables.

Otras veces, sin llegar al caso anterior, las alternancias de estaciones secas y hmedas o la proximidad de rboles caducifolios con riego o la rotura de conducciones de agua generan hinchamiento del suelo que puede producir el fallo de la estructura. CLASES DE CIMENTACIN Cimentacin Superficial

Es aquella que se apoya sobre los estratos superficiales del terreno, permitiendo estos apoyar el edificio directamente sobre ellos sin producir asientos importantes.En cualquiera de sus variantes se caracteriza por ser aquella que transmite las cargas a estratos superficiales del terreno. Cimentacin CiclpeaLa cimentacin ciclpea es aquella que utiliza solamente piedra y concreto en el proceso constructivo. Se compara con las construcciones megalticas, se diferencian de las anteriores porque tiene algn aparejo que generalmente es ms o menos poligonal.El concreto ciclpeo se construye vaciando concreto en la zanja y colocando las piedras en forma uniforme sin llegar a saturarlo. Es rentable cuando la profundidad del suelo firme es de 1 a 1.5 metros en la regin existe disponibilidad de piedras de tamao de 20 a 30 centmetros. Zapatas aisladas

Se emplean para cimentar un solo pilar, columna o soporte. Zapata Flexible

Se le dice zapatas flexibles a aquellas en que el vuelo en cualquiera de las dos direcciones es mayor que el canto.Cuando el vuelo mximo es superior a 2h. Estas zapatas se dimensionan para resistir esfuerzos importantes de flexin. Zapata rgida

Se consideran zapatas rgidas cuando el vuelo mximo medido en cualquiera de las dos direcciones es menor o igual al canto. Zapatas conectadas

Cuando una columna est ubicada en un lmite de propiedad requiere de una zapata excntrica; sta, bajo las hiptesis del anlisis clsico, tiene presiones muy elevadas en la zona cercana a la cara externa, producto de la distribucin triangular de presiones que se produce al considerar la excentricidad de la carga actuante. Zapatas combinadas

En ocasiones se encuentran soportes muy prximos con cargas desiguales, si se construyesen zapatas aisladas stas quedaran prcticamente unidas ocasionando una superposicin de los bulbos de presiones, lo que provocara asientos diferenciales. Para solucionar este problema se combinan varias zapatas en una sola, obtenindose una zapata combinada. Cimentacin Profunda

Se consideran cimentaciones profundas cuando el apoyo se encuentra alejado de la base y las cargas se transmiten mediante elementos de tipo lineal, como pueden ser pilotes y pozos.

Este tipo de cimentacin debe cumplir la relacin y debe ser mayor de 10. Pilotes IN-SITU

En lugar de prefabricar los pilotes de hormign armado hundindolos por hinca, atornillado o mediante gatos, es posible hormigonarlos directamente in situ. Esto se logra produciendo de cualquier modo una cavidad cilndrica circular del dimetro y la profundidad asignados al pilote, y llenndola despus de hormign.. Caisson

Son elementos estructurales para cimentacin de grandes obras, de gran longitud, pues pueden llegar a profundidades hasta de 25 metros.

Estos elementos se construyen cuando van a soportar mucho peso o cuando el terreno donde se va a construir tiene poca capacidad portante; puede decirse que con la construccin de los caissons se mejoran las condiciones estructurales del suelo que se va a utilizar. Caissons estructurales:

Son aquellas que forman parte de la cimentacin de una estructura, trasmitiendo las cargas a un estrato resistente. Caissons de aproximacin:

Son aquellas para llegar a una zona de trabajo.CIMENTACIN SEGN EL TIPO DE SUELOHay varios tipos de suelo que sirven como parte de los cimientos de un edificio. Los diferentes tipos se pueden combinar entre s para formar una estructura ms estable Cimentacin sobre arena

La arena se ha empleado bastante como cimentacin: Ejemplo: depsitos de palastro para gasolina. Pero para ello es necesario que el terreno rena dos caractersticas esenciales: que no sea demasiado blando (pues la arena se hundira poco a poco en el mismo) y que est al abrigo de corriente de agua, pues la arrastrara. Para realizar una cimentacin de arena se comienza efectuando una excavacin de unos 75 cm, Posteriormente, echaremos la arena por capas sucesivas que se irn apisonando con objeto de que la misma se introduzca en las paredes laterales de la zanja. Cimentacin en el agua

sta se realiza mediante ataguas, tablestacas, etc., pero para aquellos lugares en que las profundidades sean excesivas, la cimentacin se realiza mediante cajones sin tapa, llamados cajones flotantes, los que son construidos en tierra y botados al agua de forma anloga como cualquier embarcacin. Estos cajones pueden ser construidos de hormign armado y acero.

Emplazando el cajn que nos referimos en el lugar exacto, y utilizando arena como lastre, se va sumergiendo mediante una gua de pilotes, con el fin de que llegue al fondo en su posicin correcta, donde se le asegurar mediante anclajes. El suelo que haya de soportar el cajn deber ser horizontal. Dicho terreno se prepara con excavadoras, o bien haciendo un terraplenado con arena.

En las cimentaciones en el agua tambin se emplea el sistema denominado sobre escalera, el cual consiste en que una vez realizada la superficie de asiento por medio de dragas, se lanzan al agua bloques de piedras u hormign, sobre los cuales se establecen las fundaciones. La cimentacin sobre terrenos fangosos, es de especial inters, ya que muchas veces es necesario afrontarla en labores portuarias. Estos terrenos tienen asientos enormes y a veces verdaderos hundimientos, tales como un dique que se construy en La Spezia (Italia) el cual se apoyaba en un lecho de fango y el que, al trmino de 4 aos, descenda 18 metros en algunos puntos. Terreno VegetalEs un tipo de terreno absolutamente prohibido para cimentar una estructura, por pequea que sea. Se exige siempre su remocin o excavacin total hasta alcanzar el terreno natural. Se entiende por terreno vegetal a la capa o porcin donde alcanza la vida de los vegetales de superficie, o en la que se encuentren las races de los mismos. Un sondeo nos indicar a qu distancia de la superficie dejan de encontrarse races vegetales, vivas o en descomposicin, y as, conocer exactamente hasta donde debe excavarse para remover la capa de suelo vegetal. Suelos finos

Los suelos finos estn tambin constituidos por materiales detrticos pero en ellos el porcentaje de elementos finos es superior al 35% en peso. Las tensiones admisibles en estos suelos que se muestran en la tabla siguiente son orientativas y cuando sean suelos finos normalmente consolidados y ligeramente sobre consolidados en los que sean de esperar asientos de consolidacin as como en los suelos arcillosos potencialmente expansivos debern ser objeto de un estudio especial. Suelos expansivos

El suelo expansivo se hincha cuando el contenido de agua aumenta y retrocede cuando el contenido de agua del suelo disminuye. Esto es particularmente problemtico para los edificios con cimientos superficiales porque el suelo se retirar de la estructura a medida que se seque. Este tipo de suelo es tambin conocido como "arcillas expansivas", "suelos de contraccin e hinchamiento" y "suelos ondulables", entre otros trminos. La contraccin u ondulacin se produce en la zona activa, que tiene un promedio de 18 pies (5,5 m) de profundidad. A mayor profundidad, los cambios en el contenido de agua resultan menos problemticos para los cimientos.

IMPORTANCIA DE LA CIMENTACIN EN LAS CONSTRUCCIONESLa cimentacin es el proceso usado por el hombre transmitir de manera correcta el peso de la vivienda hacia el suelo mediante un sistema de anillo cerrado.

Es evidente que para que una estructura ofrezca una seguridad y comportamiento razonable ha de contar con una cimentacin adecuada. Aunque la cimentacin es algo que no llama la atencin y para inadvertida por los usuarios de la estructura, la organizacin de sus elementos bsicos y el estudio de cada una de sus partes suele a veces exigir del ingeniero o proyectista la mayor destreza y el mejor criterio del que normalmente necesita para redactar el proyecto. La construccin de una cimentacin es, a veces, el trabajo ms difcil de todos los que se presentan al realizar una obra.La responsabilidad del buen funcionamiento de una cimentacin recae sobre el que la estudia y proyecta. El constructor podr tener problemas para realizar lo que figura en los planos y especificaciones pero no es responsable del mal criterio que se haya seguido para concebir y disear el proyecto. Tambin los que proyectan la estructura y deben tomar las decisiones vitales han de enfrentase a problemas complejos.

Ha de acobardarse el ingeniero frente a estas dificultades? Debe retirarse a casa y esperar a que aquellas desaparezcan? Lo que tiene que hacer es obtener toda la informacin posible acerca de los problemas con que se enfrenta, determinar lo procedimientos que puede seguir, estudiar distintas variantes que puede utilizar para soportar la estructura, prever la influencia probable de estas variantes, estimar su costo aproximado, decidir sobre la viabilidad relativa de la construccin, aconsejar sobre lo que l considera como mejor y, finalmente, explicar a sus clientes la naturaleza de los problemas y las razones de sus recomendaciones.

As pues, las decisiones importantes deben estar fundamentadas en el buen criterio y sentido del ingeniero.CONCLUSIONES:1) La cimentacin es la base estructural ms importante para cualquier edificacin o construccin. Esta soporta las cargas netas en forma vertical que genera dicha obra.2) La cimentacin se divide en dos grandes grupos, las cuales son, la cimentacin superficial que se emplea en construcciones simples y la cimentacin profunda, tiene la funcin de soportar cargas de construcciones pesadas mediante sus dos clases, Caisson y pilotes.3) Para que una cimentacin sea adecuada se debe fijar primero cul es su tipo de suelo, es decir debemos considerar cual es el tipo de suelo, si ste es arenoso, o est en el agua, o en el fango, o si es un terreno vegetal, etc.4) Para poder considerar que tipo de cimentacin es la que vamos a usar debemos tomar en cuenta cual es la tipologa del terreno en la que la vamos a realizar, por tanto, es importante el estudio del suelo para usar la cimentacin adecuada.5) La cimentacin tiene varias formas de construccin por las cuales necesita diferentes formas de construccin, aqu tenemos hormign armado y hormign de mesa adems de la mampostera que son 3 tipos reforzada, la combinada y la simple.6) La importancia de la cimentacin es transmitir de manera correcta el peso de la vivienda hacia el suelo para que esta pueda seguir en pie adems resista los movimientos telricos que ahora se tornaron ms frecuentes en los ltimos tiempos, adems ofrece seguridad a largo plazo para que la estructura logre preservar a lo largo del tiempo, no solo eso ya que el suelo varia por diferentes regiones y la cimentacin ayuda a que la estructura no colapse.w2