La cimentación

Introducción

La cimentación es aquella estructura que se encarga de transmitir las cargas al terreno, distribuyéndolas de forma que la presión admisible no debe ser superada en cada parte de la edificación y no produzca cargas zonales, teniendo en cuenta las características del suelo, se va a elegir el tipo de cimentación a desarrollar. Transmiten las fuerzas originadas por el peso propio de la estructura y sobrecargas que posteriormente actuarán sobre esta, resiste todas las cargas puntuales y las apoya en el terreno con firmeza, mediante comprensión vertical. También podemos decir que es el soporte de la vivienda, y la causante del equilibrio. Debe de ser construida fijando el peso de las cargas vivas y muertas, para que pueda ser duradera.

Asimismo esta monografía, está dirigida a todos los estudiantes o profesionales que estén interesados en conocer más afondo sobre la cimentación, en todos sus aspectos.

Por tanto el trabajo se divide en 6 capítulos. El primer capítulo presenta los aspectos generales; como es la definición, objetivos, características, funciones, partes de su estructura y los requisitos de una buena cimentación. El segundo capítulo trata sobre las clases de cimentación, esta se subdivide en: primero encontramos a la cimentación superficial, la cual comprende cuatro tipos, dentro de ello encontramos la cimentación ciclópea, seguidamente ubicamos a las zapatas aisladas, luego encontramos a las zapatas conectadas y finalmente las zapatas combinadas. Luego la cimentación profunda comprende de dos tipos, el primero se nombra pilotes IN-SITU, y por otro lado a los caissons. En el tercer capítulo desarrollaremos la cimentación según el tipo de suelo; como es sobre arena, agua, fango, terreno vegetal, suelos finos y suelos expansivos.

El cuarto capítulo obedece a la tipología del terreno; en este capítulo trataremos los factores que determinan el tipo de cimentación, los tipos de roca en la construcción, como son las rocas isótropas y estratificadas, los diferentes tipos de terrenos sin cohesión, como terrenos de graveras, terrenos arenosos gruesos, terrenos arenosos finos, áridos. Luego nos abocaremos a los terrenos coherentes, donde encontraremos cuatro divisiones, terrenos arcillosos duros, semiduros, blandos y fluidos. Y por último daremos a conocer los diferentes terrenos deficientes, incluida en ésta encontramos los fangos inorgánicos, terrenos orgánicos y los echadizos o relleno. Dentro del quinto capítulo podemos distinguir los materiales presentes en la construcción de la cimentación. Aquí podemos encontrar la mampostería y sus diferentes tipos, el ladrillo de fábrica cerámica, el hormigón, ésta se subdivide en hormigón de masa y armado. Por último, en el sexto capítulo podemos encontrar la importancia de la cimentación en las construcciones.

La cimentación es muy importante porque es la base estructural más importante de la vivienda, en ella se transmiten las cargas puntuales de toda la infraestructura, brindando resistencia y seguridad a todas las personas que la habitan. Proporciona estabilidad ante cualquier desastre evitando que esta se desplome, nos da confianza para poder sobrevivir ante un sismo o terremoto. La cimentación cumple con diversas características y cuanto mayor es el costo en materiales, se mejora el tipo de cimentación, proporcionando una mejor resistencia y adecuado comportamiento de esta ante una catástrofe. En esta investigación llegamos a conocer que la cimentación ayuda a sustentar la estructura de la edificación garantizando una buena estabilidad. Debemos construirla con los mejores materiales para que no causen daños irreparables.

CAPITULO I

Aspectos generales

Definición

Según Robert C (1) la cimentación es: "un elemento de unión que se realiza de acuerdo a las características de un terreno. Se debe hacer un estudio global de la tierra para poder realizar la correcta cimentación"(Figura 1)

Según Flores (2) Se le dice cimentación:

Al conjunto de elementos estructurales cuyo propósito es repartir las cargas de la edificación o elementos apoyados a este al suelo distribuyéndolas de forma que la presión admisible no debe ser superada en cada parte de la edificación y no produzca cargas zonales. Debido a que el suelo resiste mucho menos que las columnas o muros que soportara, debe tener una amplia área de contacto entre el suelo y la cimentación (excepto en suelos rocosos).

La cimentación consiste en un grupo de elementos que soportan toda la estructura (depende de la magnitud de la edificación la profundidad del cimiento) debido a eso es muy importante en una construcción y requiere de mucha atención en su desarrollo ya que depende al tipo del terreno si es estable o no.

Según Bayas (3) además la cimentación es la parte estructural del edificio, encargada de transmitir las cargas al terreno, el cual es el único elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizaremos en función del mismo. Al mismo tiempo este no se encuentra todo a la misma profundidad por lo que eso será otro motivo que nos influye en la decisión de la elección de la cimentación adecuada.

Objetivo

El objetivo principal de la cimentación es transmitir las cargas puntuales de la estructura mediante comprensión vertical, hacia la zapata utilizada, reconocida mediante diversos estudios sobre el tipo de suelo y la estabilidad que esta proporciona.

El objetivo de la cimentación es sustentar la estructura del edificio dando garantía a la estabilidad e intentando evitar daños a los materiales estructurales y no estructurales. (4)

Características

Según Rodríguez (5) las cimentaciones:

• Deben situarse de un modo adecuado para impedir los daños producidos por heladas, cambios de volumen, socavaciones, movimientos de nivel freático, daños producidos por futuras construcciones, etc.

• Deben ser estables: vuelco, deslizamiento, hundimiento, estabilidad general del conjunto, diseño 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 construcción para que no desfigure o dañe otras estructuras o instalaciones".(Figura 2)

Función de la cimentación

La cimentación debe asegurar una distribución pareja de las cargas, fuerzas, y una base nivelada a la perfección 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 construcción.

Para la existencia de una buena cimentación, también se debe contar con un terreno bien preparado. El terreno (la parcela de tierra sobre la que se construye) ha de estar también nivelado, principalmente bien asentado, contando con la composición correcta para evitar que los azotes meteorológicos, las condiciones climáticas y ambientales lo hagan ceder y perder estabilidad. El suelo puede complementarse con rellenos, y también puede "pisarse", que es presionarlo con pesos y golpeteos para compactar sus contenidos, haciéndolo así más firme.(6)

Partes de una estructura

En toda estructura es necesario distinguir dos partes principales: La superestructura y la subestructura.

La superestructura, en el caso de edificios, es aquella parte de la estructura que está 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 cimentación.

Requisitos de una buena Cimentación.

Deberá cumplir tres requisitos fundamentales:

a). El nivel de la cimentación deberá estar a una profundidad tal que se encuentre libre del peligro de heladas, cambios de volumen del suelo, capa freática, excavaciones posteriores, etc.

b). Tendrá unas dimensiones tales que no superen la estabilidad o capacidad portante del suelo.

c). No deberá producir un asiento en el terreno que no sea absorbible por la estructura.

Muchos suelos, fundamentalmente los que tienen arcillas expansivas, varían mucho de volumen según su contenido de humedad. Dichos suelos deberán evitarse o recurrir a unas cimentaciones más profundas que apoyen en terrenos más estables.

Otras veces, sin llegar al caso anterior, las alternancias de estaciones secas y húmedas o la proximidad de árboles caducifolios con riego o la rotura de conducciones de agua generan hinchamiento del suelo que puede producir el fallo de la estructura.

CAPÍTULO II

Clases de Cimentación

2.1. Cimentación 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(7)

2.1.1. Cimentación Ciclópea

La cimentación ciclópea es aquella que utiliza solamente piedra y concreto en el proceso constructivo. Se compara con las construcciones megalíticas, se diferencian de las anteriores porque tiene algún aparejo que generalmente es más o menos poligonal.

El concreto ciclópeo 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 región existe disponibilidad de piedras de tamaño de 20 a 30 centímetros.(8)

2.1.2. Zapatas aisladas

Se emplean para cimentar un solo pilar, columna o soporte.(7)

2.1.1.1. 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 máximo es superior a 2h. Estas zapatas se dimensionan para resistir esfuerzos importantes de flexión. Al trabajar la zapata en las dos direcciones el armado será en parrilla en la fibra fraccionada.(7)

2.1.1.2. Zapata rígida

Se consideran zapatas rígidas cuando el vuelo máximo medido en cualquiera de las dos direcciones es menor o igual al canto.

Cuando el vuelo máximo es igual o inferior a 2h(7)

2.1.3. Zapatas conectadas

Cuando una columna está ubicada en un límite de propiedad requiere de una zapata excéntrica; ésta, bajo las hipótesis del análisis clásico, tiene presiones muy elevadas en la zona cercana a la cara externa, producto de la distribución triangular de presiones que se produce al considerar la excentricidad de la carga actuante.(9)

2.1.4. Zapatas combinadas

En ocasiones se encuentran soportes muy próximos con cargas desiguales, si se construyesen zapatas aisladas éstas quedarían prácticamente unidas ocasionando una superposición de los bulbos de presiones, lo que provocaría asientos diferenciales. Para solucionar este problema se combinan varias zapatas en una sola, obteniéndose una zapata combinada. (7)

2.2. Cimentación 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 cimentación debe cumplir la relación y debe ser mayor de 10.(10)

2.2.1. Pilotes IN-SITU

En lugar de prefabricar los pilotes de hormigón armado hundiéndolos por hinca, atornillado o mediante gatos, es posible hormigonarlos directamente in situ. Esto se logra produciendo de cualquier modo una cavidad cilíndrica circular del diámetro y la profundidad asignados al pilote, y llenándola después de hormigón.(11)

Es una Barrena continua hueca con una perforación con nivel freático normal. Se usa en terrenos muy blandos.(12) (Figura 2)

2.2.2. Caisson

Son elementos estructurales para cimentación 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 construcción de los caissons se mejoran las condiciones estructurales del suelo que se va a utilizar.(13)

2.2.2.1. Caissons estructurales:

Son aquellas que forman parte de de la cimentación de una estructura, trasmitiendo las cargas a un estrato resistente(14)

2.2.2.2. Caissons de aproximación:

Son aquellas para llagar a una zona de trabajo.(14)

CAPÍTULO III

Cimentación según el tipo de suelo

Hay varios tipos de suelo que sirven como parte de los cimientos de un edificio. Los diferentes tipos se pueden combinar entre sí para formar una estructura más estable

3.1. Cimentación sobre arena

Cuando el terreno es arenoso el mejor sistema es el pilotaje, pero sus características ya las veremos más adelante al tratar este tema. Ahora vamos a estudiar la arena como base de sustentación.

La arena se ha empleado bastante como cimentación: Ejemplo: depósitos  de palastro  para  gasolina. Pero para  ello es necesario que el terreno reúna  dos características esenciales: que no sea demasiado blando  (pues  la arena  se hundiría poco a poco en el mismo) y que esté al abrigo de corriente de agua, pues la  arrastraría.

Para realizar una cimentación de arena se comienza efectuando una excavación de unos 75 cm, Posteriormente, echaremos la arena por capas sucesivas que se irán  apisonando con objeto de que la misma se introduzca en las paredes laterales de  la zanja. (15)

Suelos arenosos: se incluyen en esta categoría no solo los terrenos formados por partículas de tamaño superior a las partículas de arcilla, sino los que contengan cantidad o porcentajes de arcilla inferior al volumen de huecos que dejan las partículas de mayor tamaño, pues su comportamiento será como un suelo arenoso. La aplicación de las cargas en estos terrenos produce rápidamente un asiento, que termina cuando se llega a la posición de equilibrio. Según las cargas a que están sometidos, son los asientos que se producen. Estos son inversamente proporcionales al tamaño del árido, aumentando con el árido de menor tamaño. No pueden darse datos ni resultados prácticos debido a la gran variabilidad de clases de terrenos que pueden presentarse, pero todos ellos son buenos para cimentar. En este tipo de terreno puede realizarse una prueba de carga, sobre la mayor superficie posible para conocer el asiento.

De lo anterior vemos que el comportamiento del suelo es complejo y no se puede manejar con una simple planilla como ocurre con los otros materiales. Toda estructura se divide en dos partes fundamentales, la que está sobre el suelo y la que está debajo del suelo, diferente y que deben diseñarse razonamientos diferentes. (16)(Figura 3)

3.2. Cimentación en el agua

Como luego veremos, ésta se realiza mediante ataguías, tablestacas, etc., pero para aquellos lugares en que las profundidades sean excesivas, la cimentación se realiza  mediante cajones  sin tapa,  llamados cajones flotantes, los que son construidos  en  tierra y botados al agua de forma  análoga como cualquier  embarcación. Estos cajones pueden ser construidos de hormigón armado y acero.

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

Los  grandes  cajones  flotantes   se  dividen  interiormente  en compartimentos, tanto en sentido horizontal como transversal, con objeto de dotarlos de mayor  resistencia.

En  las  cimentaciones  en  el  agua también 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 hormigón, sobre  los cuales  se establecen  las fundaciones. (17)

3.3. Cimentación en el fango

La cimentación sobre terrenos fangosos, es de especial interés, 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 construyó en La Spezia (Italia) el cual se apoyaba en un lecho de fango y el que, al término de 4 años, descendía 18 metros en algunos puntos.

Estos hundimientos de fundaciones pueden aminorarse interponiendo entre el fango y el cemento una gruesa capa de arena que oscile entre los 2'50 y 3 metros de altura. Sistema del que quedó prácticamente demostrada la eficacia, pues en el mismo terreno del puerto de La Spezia se construyó después en esta forma y en los 16 años de terminada la construcción sólo se nota un asiento de 80 centímetros como máximo.

Pero el sistema más generalizado, es el que se ejecuta mediante el emparrillado, el cual es una construcción de largueros de madera de encina dispuestos en sentido horizontal y transversal sobre los cuales se establece una plataforma del mismo material. El emparrillado debería tener una superficie algo mayor que la del edificio pero en la práctica se limita la construcción del emparrillado a la superficie ocupada por muros, aunque con mucha más anchura para mejor repartir su carga. Entre los emparrillados se coloca tierra apisonada, a la vez que se unen por medio de largueros.

Los travesaños van debajo y son de 20 a 30 cm de espesor. En la unión de cimientos de dos alas contiguas, los largueros de una de ellas se prolongan por encima de la otra.(18)

3.4. Terreno Vegetal

Es un tipo de terreno absolutamente prohibido para cimentar una estructura, por pequeña que sea. Se exige siempre su remoción o excavación total hasta alcanzar el terreno natural. Se entiende por terreno vegetal a la capa o porción donde alcanza la vida de los vegetales de superficie, o en la que se encuentren las raíces de los mismos. Un sondeo nos indicará a qué distancia de la superficie dejan de encontrarse raíces vegetales, vivas o en descomposición, y así, conocer exactamente hasta donde debe excavarse para remover la capa de suelo vegetal. (16)

3.5. Suelos finos

Los suelos finos están también constituidos por materiales detríticos 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 consolidación así como en los suelos arcillosos potencialmente expansivos deberán ser objeto de un estudio especial.(19)(Tabla 1)

3.6. 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 problemático para los edificios con cimientos superficiales porque el suelo se retirará de la estructura a medida que se seque. Este tipo de suelo es también conocido como "arcillas expansivas", "suelos de contracción e hinchamiento" y "suelos ondulables", entre otros términos. La contracción u ondulación 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 problemáticos para los cimientos.(20)

CAPÍTULO IV

Tipologías de terrenos

Hay diferentes tipos de cimentación pero el uso depende del tipo del suelo sobre el cual se desee edificar ya sea un suelo estable o por el contrario un suelo blando, la cimentación ciclópea debe ser mínimo de una profundidad de 50 cm. (21)

4.1. Factores que Determinan el Tipo de Cimentación

Según Juárez(22): "Los factores que influyen en la correcta selección de una cimentación dada pueden agruparse en tres clases principales:

Los relativos a la superestructura, que engloban su función, cargas que transmites al suelo, materiales que la constituyen, etc.

Los relativos al suelo, que se refieren a sus propiedades mecánicas, especialmente a su resistencia y comprensibilidad, a sus condiciones hidráulicas, etc.

Los factores económicos, que deben balancear el costo de la cimentación en comparación con la importancia y aun el costo de la superestructura.

En general, puede decirse que un balance meditado de los factores anteriores permite un análisis preliminar a un proyectista con experiencia eliminar todos aquellos tipos de cimentación francamente inadecuados para resolver su problema específico, quedando solo algunos que deberán ser más cuidadosamente estudiados para elegir entre uno de ellos unas cuantas soluciones que satisfagan todos los requisitos estipulados desde el punto de vista estructural, de suelos, etc."

4.2. Rocas

Son formaciones geológicas sólidas, con una gran resistencia a los esfuerzos de compresión. (23)

4.2.1. Rocas Isótropas.

No se divisa en su composición ninguna estratificación, p. ejemplo: granito, diorita, etc. (23)

4.2.2. Rocas Estratificadas.

Se observa a simple vista su estratificación laminar, por ejemplo: pizarras, esquistos, etc. (23)

4.3. Terreno sin Cohesión

Son terrenos formados en gran medida por áridos: arena, grava y limo inorgánico, pueden contener arcillas en cantidad moderada. Predomina la resistencia al rozamiento interno. (23)

Terrenos formados fundamentalmente por áridos: grava, arena y limo inorgánico, pudiendo contener arcillas en cantidad moderada. Predomina en ellos la resistencia debida al rozamiento interno.

4.3.1. Terrenos de graveras

Predominancia de gravas y gravillas, conteniendo por lo menos un 30% de estos áridos.(23)

4.3.2. Terrenos arenosos gruesos

Predominancia de arenas medias y gruesas, conteniendo por lo menos un 30% de estos áridos y menos del 50% de arenas finas y limo inorgánico. (23)

4.3.3. Terrenos arenosos finos

Predominancia de arenas finas, con un porcentaje de grava y gravilla que no supera el 30%, y más del 50% de arenas finas y limo inorgánico. (23)

4.3.4. Áridos

La denominación de áridos varía de acuerdo al tamaño de sus granos, a saber:

Gravas y gravillas: mayor de 2 mm.

Arenas gruesas y medias: entre 2 y 0,2 mm.

Arenas finas: entre 0,2 y 0,06 mm.

Limos inorgánicos: menor de 0,06 mm. (23)

4.4. Terrenos Coherentes

Son terrenos compuestos fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad moderada.

Cuando pierden humedad hasta secarse, forman terrones que no pueden pulverizarse con las manos. Tienen buena resistencia a la cohesión. (23)

Terrenos formados fundamentalmente por arcillas, que pueden contener áridos en cantidad moderada. Al secarse forman terrones que no pueden pulverizarse con los dedos. Predomina en ellos la resistencia debida a la cohesión. Según su consistencia, y su resistencia a comprensión en estado natural no alterado.(24)

4.4.1 Terrenos arcillosos duros

Los terrones con su humedad natural, tiene la suficiente resistencia como para que cueste romperlos con la mano. De tonalidad clara. La resistencia a la compresión supera a 4 kg/cm2. (23)

4.4.2. Terrenos arcillosos semiduros

Los terrones con su humedad natural se amasan con dificultad con la mano. De tonalidad oscura. La resistencia a la compresión está entre 2 y 4 kg/cm2.

4.4.3. Terrenos arcillosos blandos

Los terrones con su humedad natural se amasan con facilidad, permitiendo obtener con las manos cilindros de 3 mm. de diámetro. Por lo general, de tonalidad oscura. La resistencia a la compresión está entre 1 y 2 kg/cm2. (23)

4.4.4. Terrenos arcillosos fluidos

Los terrones con su humedad natural presionados con mano cerrada, fluyen entre los dedos. Por lo general de tonalidad oscura. La resistencia a la compresión es inferior a 1 kg/cm2. (23)

4.5. Terrenos Deficientes

Son terrenos no aptos para la cimentación.

4.5.1. Fangos inorgánicos

Compuestos por arcillas y limos inorgánicos con gran cantidad de agua; no permiten la formación de cilindros que resistan su propio peso. (23)

4.5.2. Terrenos orgánicos

Poseen en su composición una notable proporción de materia orgánica. (23)

4.5.3. Terrenos de echadizos o relleno

Son de naturaleza artificial, como por ejemplo vertederos sin consolidar. (23)

CAPITULO V

Materiales

5.1. Mampostería

Los cimientos de mampostería (mampostería es el elemento constructivo y /o decorativo, construido a base de piedra, simplemente acomodada con el cuatropeo necesario o bien colocadas con algún aglutinante, pudiendo tener mamposterías secas comunes o cementadas para mayor resistencia), se utilizan cuando las cargas no son muy fuertes y la construcción es permanente, pero si el peso es excesivo y la fatiga es baja su utilización no es conveniente; se utiliza la piedra braza (si existe en el lugar este materia), siendo el material más común en cimentaciones, con la cual se obtienen muy buenos resultados debido a su resistencia, facilidad y rapidez en su trabajo.

Si el cimiento es de piedra en la colindancia deberá procederse a tomar el par de fuerzas (que se forma debido a que las resultantes de carga y a la reacción del terreno no son colineales) de volteo, por medio de uniones o amarres (a los cimientos interiores) que actúan como tensores y evitan que el cimiento pueda girar, pudiendo hacerse con dalas de concreto (dalas de repartición o simplemente como tensores). Este cimiento colindante debe construirse más profundo que los demás para contrarrestar el volteo, o bien utilizando una trabe de volteo o si no remeter el cimiento. Cuando se tienen cargas desiguales es necesario compensar la cimentación haciendo su sección en forma trapezoidal o bien haciéndola escalonada. Los cimientos de piedra son indicados para construcciones ligeras pero al ser pesada esta cimentación se reduce considerablemente la capacidad de carga del terreno para soportar las cargas superiores, recomendándose en este caso la utilización de cimientos de concreto armado. (25)

5.1.1. TIPOS DE MAMPOSTERÍA

La mampostería puede tener refuerzo en forma de varillas y entonces se denominará mampostería reforzada, cuando las varillas se introducen por los huecos de los ladrillos y se anclan con concreto de relleno; y mampostería confinada, en la que el refuerzo se coloca en elementos de concreto (vigas y columnas de amarre), situados en la periferia del muro. La norma NSR-98 autoriza la mampostería de cavidad reforzada, aún no usada en el país, aunque sí muy conocida en la literatura técnica.

5.1.1.1 Mampostería reforzada.

Es la mampostería con refuerzo embebido en celdas rellenas, conformando un sistema monolítico. También tiene refuerzo horizontal cada cierto número de hiladas. El refuerzo se usa para resistir la totalidad de las fuerzas de tensión y ocasionalmente, para resistir los esfuerzos de compresión y cortante que no pueda resistir la mampostería simple.

5.1.1.2. Mampostería confinada.

Es la mampostería con elementos de concreto reforzado (vigas y columnas de amarre), en su perímetro, vaciados después de construir el muro de mampostería simple. En nuestro medio, la mampostería confinada es la más común y con ella se construyen la mayor parte de las viviendas de 1 y dos pisos; se hace con bloques de arcilla cocidos de huecos horizontales, de resistencia mediana o con bloques de mortero, construidos artesanalmente, de baja resistencia y poca estabilidad dimensional. Ya se usan bloques de concreto, fabricados con tecnología adecuada y que permiten obtener buenas resistencias y durabilidad.

La mampostería de cavidad reforzada. Es la construcción realizada con dos paredes de piezas de mampostería, separadas por un espacio continuo de concreto reforzados en funcionamiento compuesto.

5.1.1.3. Mampostería simple.

Es el tipo de mampostería estructural sin refuerzo. Los esfuerzos dominantes son de compresión los cuales deben contrarrestar los esfuerzos de tensión producidos por las fuerzas horizontales. La NSR-98 las prohíbe explícitamente para las zonas de amenaza sísmica alta e intermedia. Por esta condición ya no se usan en nuestro medio. (26)

5.2. Ladrillo de Fábrica cerámica

En las cimentaciones de fábrica cerámica se utilizan en si el ladrillo cerámico pero ya con el pasar del tiempo ha sido dejado de lado porque tiene un costo muy elevado y ahora existen otras formas como por ejemplo el hormigón armado. Este tipo es característico de 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.(23)

5.3. Hormigón (Figura 4)

5.3.1. Hormigón en masa

Además de los tradicionales muros de mampostería, cuyo uso hoy día no es frecuente, los uros de gravedad suelen ser muros de hormigón en masa, en los que la resistencia al empuje de las tierras y la estabilidad del conjunto se consiguen por el propio peso del muro. Suelen tener forma trapezoidal, ensanchada en la base, trasdós vertical o escalonado y pueden tener cimiento diferenciado o no.

Su principal ventaja es que no van armados, lo que en principio puede ser una economía. Sin embargo si el volumen de hormigón es excesivo, resulta conveniente el uso de muros de hormigón armado, que aunque contienen ferralla, permiten una apreciable economía de hormigón con respecto a los de hormigón en masa. Por tanto, éstos están indicados para algunas moderadas (4-5 metros) y siempre que el volumen de hormigón no sea excesivo (muros no muy largos).

En cuanto a la cimentación de este tipo de muros, mejoran su estabilidad si poseen zapatas con puntera, pues avanza el eje de giro del muro, aumentando el brazo estabilizante y permitiendo aligerar el mismo. Este esquema resiente requiere un estudio cuidadoso de las tensiones en la base de la puntera para que no superen la tensión admisible del hormigón en masa, cifrada en 1/10 de la tensión admisible de comprensión.(27)

5.3.2. Hormigón Armado

Se podrá cimentar por el sistema de losa cuando el terreno presente baja capacidad de carga y elevados y, consiguientemente importantes asientos diferenciales.

Se pueden emplear cuando el área cubierta por posibles cimentaciones aisladas o por emparrillados cubra un porcentaje elevado de la superficie de ocupación en planta del edificio.(27) (Figura 5)

CAPITULO VI

Importancia de la cimentación en las construcciones

La cimentación 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 cimentación adecuada. Aunque la cimentación es algo que no llama la atención y para inadvertida por los usuarios de la estructura, la organización de sus elementos básicos 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 construcción de una cimentación es, a veces, el trabajo más difícil de todos los que se presentan al realizar una obra.

La responsabilidad del buen funcionamiento de una cimentación recae sobre el que la estudia y proyecta. El constructor podrá 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 diseñar el proyecto. También 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 información 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 construcción, aconsejar sobre lo que él considera como mejor y, finalmente, explicar a sus clientes la naturaleza de los problemas y las razones de sus recomendaciones.

Así pues, las decisiones importantes deben estar fundamentadas en el buen criterio y sentido del ingeniero.(28)

6.1. Importancia de la ingeniería de cimentaciones

Según Aybarriola(29)

Se le dice como el arte de transmitir de manera económica cargas estructurales al terreno, de forma que no se produzcan asentamientos excesivos. Cuando se diseñan cimentaciones ya sean estas superficiales o profundas hay que tener en cuenta lo siguiente: tipo de suelo(cohesivo, granular, granular con finos, de alta o baja plasticidad), variación de estratos, consistencia (blanda, media, dura), las propiedades físicas y mecánicas (cohesión, ángulo de fricción interna, índice de compresión, módulo de elasticidad, coeficiente de balasto), ubicación del nivel freático, supresión de agua, empuje de agua sobre la subestructura y superestructura, socavación, erosión eólica e hidráulica, empuje, expansión y licuación del suelo, profundidad de cimentación, capacidad portante por resistencia, capacidad portante por asentamiento máximo permisible, esfuerzo neto, asentamientos diferenciales, totales y rotaciones, agentes agresivos (sales, cloruros, sulfatos), fuerza expansiva del suelo, estabilidad del talud de la excavación, procedimiento deconstrucción, especificaciones del Reglamento Nacional de Edificaciones, ACI, Euro código, efecto de fenómenos naturales como inundaciones, sismos, Peligro de derrumbes y daños, que va a representar la excavación de la cimentación propuesta. Sólo si conocemos esto procedemos a diseñar la cimentación y determinar si esta será superficial o profunda., en caso contrario el diseñador se convierte en un peligro público. "No hay gloria en las cimentaciones", dijo el Dr. Terzagui, pero si repudio para el ingeniero si falla una edificación. Queda claro que las condiciones del suelo sobre el que se apoya la estructura, y los parámetros geotécnicos del mismo, afectan el diseño de las cimentaciones. Así mismo se debe de tener muy encueta el estudio y conocimiento de las normas y sus aplicaciones en el ejercicio profesional. El docente del curso con el presente estudio nos permite investigar sobre las cimentaciones superficiales teniendo en cuenta el estudio de las Normativas E_050, sus aplicaciones así mismo los conceptos de las cimentaciones superficiales y profundas. Que desarrollaremos más adelante en el presente trabajo.

Conclusiones

• 1. La cimentación es la base estructural más importante para cualquier edificación o construcción. Esta soporta las cargas netas en forma vertical que genera dicha obra.

• 2. La cimentación se divide en dos grandes grupos, las cuales son, la cimentación superficial que se emplea en construcciones simples y la cimentación profunda, tiene la función de soportar cargas de construcciones pesadas mediante sus dos clases, caisson y pilotes.

• 3. Para que una cimentación sea adecuada se debe fijar primero cual es su tipo de suelo, es decir debemos considerar cual es el tipo de suelo, si éste es arenoso, o está en el agua, o en el fango, o si es un terreno vegetal, etc.

• 4. Para poder considerar que tipo de cimentación es la que vamos a usar debemos tomar en cuenta cual es la tipología del terreno en la que la vamos a realizar, por tanto, es importante el estudio del suelo para usar la cimentación adecuada.

• 5. La cimentación tiene varias formas de construcción por las cuales necesita diferentes formas de construcción, aquí tenemos hormigón armado y hormigón de mesa además de la mampostería que son 3 tipos reforzada, la combinada y la simple.

• 6. La importancia de la cimentación es transmitir de manera correcta el peso de la vivienda hacia el suelo para que esta pueda seguir en pie además resista los movimientos telúricos que ahora se tornaron más frecuentes en los últimos tiempos, además 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 cimentación ayuda a que la estructura no colapse.