FACULTAD DE INGENIERA CIVIL Y AMBIENTAL

TEMA : TIPOS DE CIMENTACIONES.

AUTOR :

CALLE FLORES, RODOLFO JESS.

PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIN II

ING. MARCO ANTONIO YARLAQUE CABRERA

Chiclayo 2015

NDICE

1. HISTORIA DE LAS CIMENTACIONES

2. DEFINICIONES GENERALES

3. ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIN

2.1. CARGAS A UTILIZAR

2.2. ASENTAMIENTO TOLERABLE

2.3. CAPACIDAD DE CARGA

2.4. FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE

2.5. PRESIN ADMISIBLE

4. CIMENTACIONES SUPERFICIALES

4.1 DEFINICIN

4.2 PROFUNDIDAD DE CIMENTACIN

4.3 PRESIN ADMISIBLE

4.4 CIMENTACIN SOBRE RELLENOS

4.5 CARGAS EXCNTRICAS

4.6 CARGAS INCLINADAS

4.7 CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES

5. CIMENTACIONES PROFUNDAS

5.1 DEFINICIN

5.2 CIMENTACIN POR PILOTES

5.3 CIMENTACIN POR PILARES

5.4 CAJONES DE CIMENTACIN

1. HISTORIA DE LAS CIMENTACIONES

En la Antigedad y tanto por la inexistencia de teoras cientficas como por la carencia

de una capacidad investigadora eficaz, todas las soluciones constructivas eran alcanzadas

despus de un lento proceso, de carcter experimental, que inclua numerosos ensayos

hechos sobre modelos reales. Posteriormente, y sin intencin alguna de investigar el

terreno, el Hombre comenz a hacer excavaciones hasta una cierta profundidad,

seguramente para crear un volumen habitable al abrigo de los vientos. De este modo,

surgieron las primeras viviendas semi excavadas que, en Europa, datan del 12.000 a.C.

2. DEFINICIONES GENERALES

EL CIMIENTO: es aquella parte de la estructura encargada de transmitir las cargas

al terreno. Dado que la resistencia y rigidez del terreno son, salvo raros casos, muy

inferiores a las de la estructura, la cimentacin posee un rea en planta muy superior a la

suma de las reas de todos los soportes y muros de carga.

Lo anterior conduce a que los cimientos son en general piezas de volumen

considerable, con respecto al volumen de las piezas de la estructura. Los cimientos se

construyen casi invariablemente en hormign armado y, en general, se emplea en ellos

concreto de calidad de calidad relativamente baja, ya que no resulta econmicamente

interesante el empleo de concretos de resistencias mayores.

CIMENTACIONES SUPERFICIALES: Son aquellas que se apoyan en las capas

superficiales o poco profundas del suelo, por tener ste suficiente capacidad portante o

por tratarse de construcciones de importancia secundaria y relativamente livianas.

En estructuras importantes, tales como puentes, las cimentaciones, incluso las

superficiales, se apoyan a suficiente profundidad como para garantizar que no se

produzcan deterioros. Las cimentaciones superficiales se clasifican en:

Cimentaciones ciclpeas.

Zapatas: Zapatas aisladas, Zapatas corridas, Zapatas combinadas.

Losas de cimentacin.

CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS:

Pozos de cimentacin o caissons.

Otras cimentaciones semiprofundas: Arcos de ladrillo sobre machones de

concreto o mampostera, Muros de contencin bajo rasante, Micro pilotes.

CIMENTACIONES PROFUNDAS: Se basan en el esfuerzo cortante entre el terreno y

la cimentacin para soportar las cargas aplicadas, o ms exactamente en la friccin

vertical entre la cimentacin y el terreno.

Pilas y Cilindros.

Pilotes.

Pantallas: pantallas isostticas, pantallas hiperestticas.

3. ANLISIS DE LAS CONDICIONES DE CIMENTACIN

3.1. CARGAS A UTILIZAR

Para la elaboracin de las conclusiones del EMS (estudio de mecnica de suelos), y

en caso de contar con la informacin de las cargas de la edificacin, se debern

considerar:

a. Para el clculo del factor de seguridad de cimentaciones: se utilizarn como

cargas aplicadas a la cimentacin, las Cargas de Servicio que se utilizan para

el diseo estructural de las columnas del nivel ms bajo de la edificacin.

b. Para el clculo del asentamiento de cimentaciones apoyadas sobre suelos

granulares y cohesivos: se considerar la Carga obtenida de acuerdo a la

Norma Tcnica de Edificacin E .020 Cargas.

c. Para el clculo de asentamientos, en el caso de edificaciones con stanos en

las cuales se emplee plateas o losas de cimentacin, se podr descontar de la

carga total de la estructura (carga muerta ms sobrecarga ms el peso de losa.

3.2. ASENTAMIENTO TOLERABLE

En todo EMS se deber indicar el asentamiento tolerable que se ha considerado para

la edificacin o estructura motivo del estudio. El Asentamiento Diferencial (Figura

01) no debe ocasionar una distorsin angular mayor que la indicada en la Tabla 8.

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

el 75% del asentamiento total.

3.3. CAPACIDAD DE CARGA

La capacidad de carga es la presin ltima o de falla por corte del suelo y se

determina utilizando las frmulas aceptadas por la mecnica de suelos.

Utilizando las frmulas aceptadas por la mecnica de suelos. En suelos cohesivos

(arcilla, arcilla limosa y limo-arcillosa), se debe emplear un ngulo de friccin

interna () igual a cero.

En suelos friccionantes (gravas, arenas y gravas-arenosas), se debe emplear una

cohesin (c) igual a cero.

3.4. FACTOR DE SEGURIDAD FRENTE A UNA FALLA POR CORTE

Los factores de seguridad mnimos que debern tener las cimentaciones son los

siguientes:

a. Para cargas estticas: 3,0

b. Para solicitacin mxima de sismo o viento (la que sea ms desfavorable):

2,5

ASENTAMIENTO DIFERENCIAL

(Figura 01)

3.5. PRESIN ADMISIBLE

La determinacin de la Presin Admisible, se efectuar tomando en cuenta los

siguientes factores:

a. Profundidad de cimentacin.

b. Dimensin de los elementos de la cimentacin.

c. Caractersticas fsico mecnicas de los suelos ubicados dentro de la zona

activa de la cimentacin.

d. Ubicacin del Nivel Fretico, considerando su probable variacin durante la

vida til de la estructura.

e. Probable modificacin de las caractersticas fsico mecnicas de los suelos,

como consecuencia de los cambios en el contenido de humedad.

f. Asentamiento tolerable de la estructura.

La presin admisible ser la menor de la que se obtenga mediante:

a. La aplicacin de las ecuaciones de capacidad de carga por corte afectada por

el factor de seguridad correspondiente (Ver 3.4).

b. La presin que cause el asentamiento admisible.

4. CIMENTACIONES SUPERFICIALES

4.1. DEFINICIN

Son aquellas en las cuales la relacin Profundidad / ancho (DF / B) es menor o igual

a cinco (5)

Siendo:

Df : La profundidad de la cimentacin

B : El ancho o dimetro de la misma.

Son cimentaciones superficiales: Las zapatas aisladas, conectadas y combinadas; las

cimentaciones continuas (cimientos corridos) y las plateas de cimentacin. Como

tambin las cimentaciones ciclpeas.

4.2. TIPOS DE CIMENTACIONES SUPERFICIALES

4.2.1. CIMENTACIONES CICLPEAS

En terrenos cohesivos donde la zanja pueda hacerse con paramentos verticales y

sin desprendimientos de tierra, el cimiento de concreto ciclpeo es sencillo y

econmico.

El procedimiento para su construccin: consiste en ir vaciando dentro de la zanja

piedras de diferentes tamaos al tiempo que se vierte la mezcla de concreto en

proporcin 1:3:5, procurando mezclar perfectamente el concreto con las piedras,

de tal forma que se evite la continuidad en sus juntas.

Este es un sistema que ha quedado prcticamente en desuso, se usaba en

construcciones con cargas poco importantes. El concreto ciclpeo se realiza

aadiendo piedras ms o menos grandes a medida que se va aplicando concreto

(puede ser hormign) para economizar material.

Precauciones:

Tratar que las piedras no estn en contacto con la pared de la zanja.

Que las piedras no queden amontonadas.

Alternar en capas el hormign y las piedras.

Cada piedra debe quedar totalmente envuelta por el hormign.

4.2.2. ZAPATAS

Una zapata es una ampliacin de la base de una columna o muro, que tiene por

objeto transmitir la carga al subsuelo a una presin adecuada a las propiedades del

suelo. Las zapatas que soportan una sola columna se llaman individuales o zapatas

aisladas. La zapata que se construye debajo de un muro se llama zapata corrida o

zapata continua. Si una zapata soporta varias columnas se llama zapata combinada.

Tipos de zapata:

1) ZAPATAS AISLADAS

Las zapatas aisladas son un tipo de cimentacin superficial que sirve de

base de elementos estructurales puntuales como son los pilares; de modo

que esta zapata ampla la superficie de apoyo hasta lograr que el suelo

soporte sin problemas la carga que le transmite.

El trmino zapata aislada se debe a que se usa para asentar un nico pilar,

de ah el nombre de aislada. Es el tipo de zapata ms simple, aunque

cuando el momento flector en la base del pilar es excesivo no son

adecuadas y en su lugar deben emplearse zapatas combinadas o zapatas

corridas en las que se asienten ms de un pilar.

La zapata aislada no necesita junta pues al estar empotrada en el terreno no

se ve afectada por los cambios trmicos, aunque en las estructuras s que

es normal adems de aconsejable poner una junta cada 3 m

aproximadamente.

Una variante de la zapata aislada aparece en edificios con junta de

dilatacin y en este caso se denomina "zapata bajo pilar en junta de

diapasn".

En el clculo de las presiones ejercidas por la zapata debe tenerse en

cuenta adems del peso del edificio y las sobrecargas, el peso de la propia

zapata y de las tierras que descansan sobre sus vuelos, estas dos ltimas

cargas tienen un efecto desfavorable respecto al hundimiento. Por otra

parte en el clculo de vuelco, donde el peso propio de la zapata y las tierras

sobre ellas tienen un efecto favorable.

Para construir una zapata aislada deben independizarse los cimientos y las

estructuras de los edificios ubicados en terrenos de naturaleza

heterognea, o con discontinuidades, para que las diferentes partes del

edificio tengan cimentaciones estables. Conviene que las instalaciones del

edificio estn sobre el plano de los cimientos, sin cortar zapatas ni riostras.

Para todo tipo de zapata, el plano de apoyo de la misma debe quedar

empotrado 1 dm en el estrato del terreno.

La profundidad del plano de apoyo se fija basndose en el informe

geotcnico, sin alterar el comportamiento del terreno bajo el cimiento, a

causa de las variaciones del nivel fretico o por posibles riesgos debidos a

las heladas. Es conveniente llegar a una profundidad mnima por debajo de

la cota superficial de 50 u 80 cm.

2) ZAPATAS CORRIDAS

Las zapatas corridas se emplean para cimentar muros portantes, o hileras

de pilares. Estructuralmente funcionan como viga flotante que recibe

cargas lineales o puntuales separadas.

Son cimentaciones de gran longitud en comparacin con su seccin

transversal. Las zapatas corridas estn indicadas como cimentacin de un

elemento estructural longitudinalmente continuo, como un muro, en el que

pretendemos los asientos en el terreno.

Tambin este tipo de cimentacin hace de arriostra-miento, puede reducir

la presin sobre el terreno y puede puentear defectos y heterogeneidades

en el terreno.

Otro caso en el que resultan tiles es cuando se requeriran muchas zapatas

aisladas prximas, resultando ms sencillo realizar una zapata corrida.

Las zapatas corridas se aplican normalmente a muros. Pueden tener seccin

rectangular, escalonada o estrechada cnicamente. Sus dimensiones estn

en relacin con la carga que

han de soportar, la resistencia

a la compresin del material y

la presin admisible sobre el

terreno. Por practicidad se

adopta una altura mnima para los cimientos de concreto de 3 dm

aproximadamente. Si las alturas son mayores se les da una forma

escalonada teniendo en cuenta el ngulo de reparto de las presiones.

En el caso de que la tierra tendiese a desmoronarse o el cimiento deba

escalonarse, se utilizarn encofrados.

3) ZAPATAS COMBINADAS

Una zapata combinada es un elemento que sirve de cimentacin para dos

o ms pilares. En principio las zapatas aisladas sacan provecho de que

diferentes pilares tienen diferentes momentos flectores. Si estos se

combinan en un nico elemento de cimentacin, el resultado puede ser

un elemento ms estabilizado y sometido a un menor momento

resultante.

CONSIDERACIONES GENERALES

En las zonas fras, las zapatas se desplantan comnmente a una

profundidad no menor que la penetracin normal de la congelacin.

En los climas ms calientes, y especialmente en las regiones semiridas,

la profundidad mnima de las zapatas puede depender de la mayor

profundidad a que los cambios estacionales de humedad produzcan una

contraccin y expansin apreciable del suelo.

La elevacin a la que se desplanta una zapata, depende del carcter del

subsuelo, de la carga que debe soportar, y del costo del cimiento.

Ordinariamente, la zapata se desplanta a la altura mxima en que pueda

encontrarse en material que tenga la capacidad de carga adecuada.

La excavacin para una zapata de concreto reforzado debe mantenerse

seca, para poder colocar el refuerzo y sostenerlo en su posicin correcta

mientras se cuela el concreto. Para hacer esto en los suelos que contienen

agua puede ser necesario bombear, ya sea de crcamos o de un sistema de

drenes instalado previamente.

4) LOSAS DE CIMENTACIN

Una losa de cimentacin es una zapata combinada que cubre toda el rea

que queda debajo de una estructura y que soporta todos los muros y

columnas.

Cuando las cargas del edificio son tan pesadas o la presin admisible en el

suelo es tan pequea que las zapatas individuales van a cubrir ms de la

mitad del rea del edificio, es probable que la losa corrida sea ms

econmica que las zapatas.

Las losas de cimentacin se proyectan como losas de concreto planas y sin

nervaduras. Las cargas que obran hacia abajo sobre la losa son las de las

columnas individuales o las de los muros.

Si no hay una distribucin uniforme de las cargas de las columnas o bien

el suelo es tal que pueden producirse grandes asentamientos diferenciales,

las losas deben reforzarse para evitar deformaciones excesivas.

La forma de refuerzo es simplemente utilizando muros divisorios como

nervaduras de vigas T conectadas a la cimentacin, o bien usando marcos

rgidos o haciendo celdas con trabes y contra trabes, es entonces cuando se

forman los llamados cajones de cimentacin.

CONSIDERACIONES GENERALES

DESVENTAJAS

Cabe mencionar que entre ms grande sea la losa ms costosos resultan

los procedimientos constructivos, en estos casos pudiera ser preferente

una cimentacin a base de pilas o pilotes.

El costo de construccin no es la nica desventaja de este tipo de cimientos,

al estar en contacto con el suelo una gran rea de la losa, es necesario

protegerla contra la accin de la humedad, la accin de los lcalis y la

lixiviacin entre otros fenmenos indeseables para el buen funcionamiento

de la cimentacin.

DRENAJE, IMPERMEABILIZACIN Y PROTECCIN CONTRA LA

HUMEDAD

Es casi inevitable que ocurran filtraciones de agua en los stanos de los

edificios, ya que es precisamente esta parte de la construccin la que est

en contacto directo con el suelo, ms an si consideramos los posibles

defectos de la construccin.

Tambin es importante el considerar las condiciones de aguas freticas del

suelo al proyectar la profundidad de la excavacin necesaria para

desplantar la losa o cajn de cimentacin.

Si debe desplantarse por debajo del nivel fretico, deben tomarse

precauciones especiales para evitar filtraciones importantes dentro de la

estructura. En general se utilizan dos mtodos: la utilizacin de drenajes

y la impermeabilizacin.

1. Drenajes:

Los drenajes son bastante tiles cuando las filtraciones son pequeas ya

que es fcil evacuar el agua acumulada a bajo costo, frecuentemente por

gravedad, por medio de albaales o zanjas.

Entre los drenes ms comunes estn los en zapatas y los de piso, los drenes

en zapata se fabrican con tramos cortos de PVC con pequeas

perforaciones que se tienden en zanjas cavadas a un lado de la base de la

zapata para ser rellenadas posteriormente con material de filtro; los ltimos

30 cm de relleno se hacen con material menos permeable para evitar que

se filtre el agua de la superficie.

Los drenes de piso no son muy comunes sin embargo, es posible que hayan

flujos de agua por debajo de la losa por lo que se aconseja el uso de drenaje.

Estos drenes no debern conectarse a tubos de bajadas pluviales ni a drenes

superficiales.

2. Impermeabilizacin:

Si la cantidad de agua que se colecta en los drenes es muy grande, es

recomendable el uso de impermeabilizantes en el stano y permitir que la

losa quede sujeta a la presin del agua fretica.

Uno de los mtodos ms eficientes es el de membrana, que consiste en

colocar una membrana de material asfltico cerca del exterior del edificio.

El material asfltico se aplica en caliente y es bastante flexible y lo

suficientemente dctil como para mantener su integridad en caso de que se

presenten pequeos agrietamientos en la estructura.

Para que la membrana sea totalmente efectiva debe cubrir en su totalidad

la superficie de la estructura que est en contacto con el agua, para ello se

requiere la construccin de un sub-piso sobre el cual se coloca la membrana

antes de construir la losa como tal.

Los muros y pisos que quedan dentro de la membrana estn sometidos a la

accin de la presin del agua, por lo que deben disearse para soportar

dichas acciones. Actualmente pueden utilizarse otros tipos de

impermeabilizantes especiales o bien pueden usarse aditivos para

disminuir la permeabilidad del concreto como el humo de slice y/o

escorias de silicio.

4.3. PROFUNDIDAD DE CIMENTACIN

La profundidad de cimentacin de zapatas y cimientos corridos, es la distancia desde

el nivel de la superficie del terreno a la base de la cimentacin, excepto en el caso de

edificaciones con stano, en que la profundidad de cimentacin estar referida al

nivel del piso terminado del stano.

En el caso de plateas o losas, la profundidad de cimentacin ser la distancia del

fondo de la losa a la superficie del terreno natural.

La profundidad de cimentacin quedar definida por el PR (profesional

responsable) y estar condicionada a cambios de volumen por humedecimiento-

secado, hielo-deshielo o condiciones particulares de uso de la estructura, no

debiendo ser menor de 0,80 metros en cualquier tipo de cimentacin de elementos

portantes o no portantes no arriostrados lateralmente.

En el caso de cimentacin sobre roca, el PR definir la profundidad de cimentacin,

pudiendo en este caso ser menor a 0,80 metros.

LAS PLATEAS DE CIMENTACIN deben ser losas rgidas de concreto armado

con acero en dos direcciones, apoyadas en toda su extensin sobre un Relleno

Controlado con una viga perimetral confinante de concreto armado. El fondo de la

viga deber llegar hasta el nivel de la sub-rasante, con un peralte mnimo de 0,40

metros.

En el caso que el Relleno Controlado tuviera un espesor mayor de 0,80 metros la

viga deber tener un peralte mnimo de 0,80 metros.

La necesidad de incluir vigas interiores rigidizantes adicionales a las perimetrales, el

espesor de la losa y el peralte de las vigas, sern determinados por el PR del diseo

estructural, para garantizar la rigidez de la cimentacin.

4.4. CIMENTACIN SOBRE RELLENOS

Los rellenos son depsitos artificiales que se diferencian por su naturaleza y por las

condiciones bajo las que son colocados.

Por su naturaleza pueden ser:

a. Materiales seleccionados: todo tipo de suelo compactable, con partculas no

mayores de 7,5 cm (3), con 30% o menos de material retenido en la malla

y sin elementos distintos de los suelos naturales.

b. Materiales no seleccionados: todo aqul que no cumpla con la condicin

anterior.

Por las condiciones bajo las que son colocados:

- Controlados.

- No Controlados.

4.5. CARGAS EXCNTRICAS

En el caso de cimentaciones superficiales que transmiten al terreno una carga vertical

Q y dos momentos Mx y My que actan simultneamente segn los ejes x e y

respectivamente, el sistema formado por estas tres solicitaciones ser estticamente

equivalente a una carga vertical excntrica de valor Q, ubicada en el punto (ex, ey )

siendo:

El lado de la cimentacin, ancho (B) o largo (L), se corrige por excentricidad

reducindolo en dos veces la excentricidad para ubicar la carga en el centro de

gravedad del (rea efectiva = BL)

El centro de gravedad del (rea efectiva) debe coincidir con la posicin de la carga

excntrica y debe seguir el contorno ms prximo de la base real con la mayor

precisin posible. Su forma debe ser rectangular, an en el caso de cimentaciones

circulares.

4.6. CARGAS INCLINADAS

La carga inclinada modifica la configuracin de la superficie de falla, por lo que la

ecuacin de capacidad de carga deber ser calculada tomando en cuenta su efecto.

4.7. CIMENTACIONES SUPERFICIALES EN TALUDES

En el caso de cimientos ubicados en terrenos prximos a taludes o sobre taludes o en

terreno inclinado, la ecuacin de capacidad de carga debe ser calculada teniendo en

cuenta la inclinacin de la superficie y la inclinacin de la base de la cimentacin, si

la hubiera.

L = L 2ey

Adicionalmente debe verificarse la estabilidad del talud, considerando la presencia

de la estructura.

El factor de seguridad mnimo del talud, en consideraciones estticas debe ser 1,5 y

en condiciones ssmicas 1,25.

FACTOR DE CAPACIDAD DE APOYO Nyq DE

NEYERHOF PARA SUELO GRANULA (C = 0)

5. CIMENTACIONES SEMIPROFUNDAS

Pozos de cimentacin o caissons.

Otras cimentaciones semiprofundas:

- Arcos de ladrillo sobre machones de hormign o mampostera.

- Muros de contencin bajo rasante.

- Micro pilotes.

POZOS DE CIMENTACIN O CAISSONS

Los pozos de cimentacin se plantean como solucin entre las cimentaciones

superficiales, (zapatas, losas, etc.) y las cimentaciones profundas, por lo que en ocasiones

se catalogan como semiprofundas.

La eleccin de pozos de cimentacin aparece como consecuencia de resolver de forma

econmica, la cimentacin de un edificio cuando el firme se encuentra a una profundidad

de 4 a 6 mts.

Algunas veces estos deben hacerse bajo agua, cuando no puede desviarse el ro, en ese

caso se trabaja en cmaras presurizadas Como soluciones constructivas para la ejecucin

de pozos de cimentacin se puede indicar que los pozos rectangulares o circulares estn

condicionados por los medios manuales de excavacin, pudiendo alcanzar profundidades

de 30 mts con medios mecnicos. Se puede observar cierta analoga, con los pilotes de

gran dimetro.

Las formas geomtricas adoptadas, segn la capacidad portante del terreno y su situacin

respecto a la edificacin pueden ser:

Los pozos circulares suelen variar desde los 0.60 m (dimensin mnima para permitir

el acceso de un operario) hasta los 2 m de dimetro.

Generalmente, al producirse la accin lateral de las tierras sobre el pozo, impide el

pandeo de este, por lo que se calcula como un soporte corto.

Segn las solicitaciones, los pozos se pueden ejecutar de hormign armado, o de

hormign en masa.

De forma anloga a las zapatas, se deben disponer vigas de atado entre los pozos, para

arriostramiento de los mismos, siendo criterio del proyectista cmo y cundo deben

disponerse.

6. CIMENTACIONES PROFUNDAS

5.1. DEFINICIN

Son aquellas en las que la relacin profundidad /ancho (Df / B) es mayor a cinco (5),

Siendo:

Df : La profundidad de la cimentacin

B : El ancho o dimetro de la misma.

Son cimentaciones profundas: los pilotes y micro-pilotes, los pilotes para densificacin,

los pilares y los cajones de cimentacin.

La cimentacin profunda ser usada cuando las cimentaciones superficiales generen

una capacidad de carga que no permita obtener los factores de seguridad indicados

en el numeral 3.4 o cuando los asentamientos generen asentamientos diferenciales

mayores a los indicados en el numeral 3.2.

Las cimentaciones profundas se pueden usar tambin para anclar estructuras contra

fuerzas de levantamiento y para colaborar con la resistencia de fuerzas laterales y de

volteo. Las cimentaciones profundas pueden adems ser requeridas para situaciones

especiales tales como suelos expansivos y colapsables o suelos sujetos a erosin.

Algunas de las condiciones que hacen que sea necesaria la utilizacin de cimentaciones

profundas, se indican a continuacin:

a. Cuando el estrato o estratos superiores del suelo son altamente compresibles y

demasiado dbiles para soportar la carga transmitida por la estructura. En estos

casos se usan pilotes para transmitir la carga a la roca o a un estrato ms resistente.

b. Cuando estn sometidas a fuerzas horizontales, ya que las cimentaciones con

pilotes tienen resistencia por flexin mientras soportan la carga vertical

transmitida por la estructura.

c. Cuando existen suelos expansivos, colapsables, licuables o suelos sujetos a

erosin que impiden cimentar las obras por medio de cimentaciones superficiales.

d. Las cimentaciones de algunas estructuras, como torres de transmisin,

plataformas en el mar, y losas de stanos debajo del nivel fretico, estn

sometidas a fuerzas de levantamiento. Algunas veces se usan pilotes para resistir

dichas fuerzas.

5.2. CIMENTACIN POR PILOTES

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

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

cimentacin en estratos ubicados a una mayor profundidad que el usual para

cimentaciones superficiales.

5.2.1. Capacidad de carga del grupo de pilotes

a. En el caso de un grupo de pilotes de friccin en arcilla, deber analizarse el efecto

de grupo.

b. En el caso de pilotes de punta apoyados sobre un estrato resistente de poco

espesor, debajo del cual se tiene un suelo menos resistente, debe analizarse la

capacidad de carga por punzonamiento de dicho suelo.

5.2.4.1 Factores de seguridad

a. Para el clculo de la capacidad de carga admisible, mediante mtodos

estticos, de la carga ltima, se utilizarn los factores de seguridad

estipulados en el numeral 3.4.

b. Para el clculo mediante mtodos dinmicos, se utilizar el factor de seguridad

correspondiente a la frmula utilizada. En ningn

5.2.4.2 Espaciamiento de pilotes

a. El espaciamiento mnimo entre pilotes ser el indicado en la Tabla 9.

b) Para el caso de pilotes por friccin, este espaciamiento no podr ser menor de

1,20 metros.

5.2.2. Asentamientos

a. Se estimar primero el asentamiento tolerable por la estructura y luego se

calcular el asentamiento del pilote aislado o grupo de pilotes para luego

compararlos.

b. En el clculo del asentamiento del pilote aislado se considerarn: el

asentamiento debido a la deformacin axial del pilote, el asentamiento

generado por la accin de punta y el asentamiento generado por la carga

transmitida por friccin.

c. En el caso de pilotes en suelos granulares, el asentamiento del grupo est en

funcin del asentamiento del pilote aislado.

d. En el caso de pilotes en suelo cohesivo, el principal componente del

asentamiento del grupo proviene de la consolidacin de la arcilla.

e. Para estimar el asentamiento, en este caso, puede reemplazarse al grupo de

pilotes por una zapata imaginaria ubicada a 2/3 de la profundidad del grupo

de pilotes, de dimensiones iguales a la seccin del grupo y que aplica la carga

transmitida por la estructura.

Funcin de los pilotes

Cuando el suelo situado al nivel en que se desplantara normalmente una

zapata o una losa de cimentacin, es demasiado dbil o compresible para proporcionar

un soporte adecuado, las cargas se transmiten al material ms adecuado a profundidad

por medio de pilotes o pilas. La diferencia entre estos elementos es algo arbitraria.

Evidentemente los pilotes se utilizan cuando las condiciones del suelo no son

adecuadas para el empleo de zapatas o losas de cimentacin o cuando la construccin

de estas en los lugares dispuestos para su emplazamiento es inadecuadas,

antieconmicas o bien no viables. Por consiguiente los pilotes van generalmente

asociados con problemas difciles de cimentacin y con las condiciones peligrosas del

suelo. Sin embargo, esto no significa que las cimentaciones sobre pilotes sean

peligrosas, es una advertencia para los inexpertos e imprudentes, particularmente para

los propietarios y constructores. El planteamiento de una cimentacin con pilotes -y

frecuentemente la realizacin de sta- requiere obtener todos los datos que puedan

conseguirse de un modo razonable sobre las caractersticas del suelo sobre el que se

va a cimentar, estudiar y comprobar las posibles soluciones para la cimentacin,

eliminar hasta donde sea posible, toda incertidumbre que pueda evitarse y respetar el

sano criterio profesional de la ingeniera.

5.2.3. TIPOS DE PILOTES

Los pilotes se construyen en una gran variedad de materiales, longitud y forma de su

seccin, y que se adaptan a diversas necesidades de carga, colocacin y economa.

Entre algunos de los ms comunes tenemos:

- Pilotes de madera: Son el tipo de pilote ms antiguo, ya desde la poca

del Imperio Romano se utilizaban. Proporcionan una cimentacin segura

y econmica con ciertas restricciones, su longitud est limitada por la

altura de los rboles disponibles. No pueden resistir esfuerzos debidos a

un fuerte hincado ya que pueden romperse fcilmente, sobre todo cuando

se penetran estratos muy resistentes.

- Pilotes de concreto: Son de los ms usados en la actualidad, los hay de

seccin circular, cuadrada y octagonal y en tamaos de 8, 10 y 12 metros.

Pueden dividirse en dos categoras: colados en el lugar -in situ- y

precolados. Los colados en el lugar pueden ser con o sin ademe. Los

precolados pueden ser tambin preesforzados con el fin de reducir las

grietas que se forman por el manejo e hincado adems de que proporciona

resistencia a los esfuerzos de flexin. Todos los pilotes de concreto son

reforzados con acero para evitar que sufran daos durante su

transportacin y colocacin.

- Pilotes de acero: Los tubos de acero se utilizan mucho como pilotes y

usualmente se llena de concreto despus de hincados, y si el hincado es

violento es posible utilizar perfiles I o H de acero. Estos pilotes estn

sujetos a corrosin, aunque el deterioro no es significativo aunque si se

hincan bajo el mar, la accin de las sales puede ser importante.

5.2.3.1. FUNCIONAMIENTO GENERAL DE UN PILOTE BAJO CARGA

Un pilote puede hincarse dentro de un estrato profundo de suelo granular u cohesivo,

cuando se carga un pilote con una carga vertical P aplicada sobre el cabezal del mismo,

ste tiende a penetrar ms dentro del suelo, lo que genera un cierto comportamiento

bajo carga. Los pilotes se pueden clasificar cono pilotes de punta y pilotes de friccin.

Un pilote de punta obtiene casi toda su capacidad de carga de la roca o estrato de suelo

que est cerca de la punta y muy poca del suelo que rodea su fuste. Por otra parte, un

pilote de friccin adquiere su capacidad de carga principalmente del suelo que lo

rodea, ya que se generan fuerzas friccionantes y cohesivas que le ayudan a soportar la

carga, ya que el suelo que est cerca de la punta soporta un porcentaje muy pequeo

de la carga del pilote.

Hay pilotes de varias formas de seccin, como ya se haba mencionado, as como

tambin hay pilotes cuyo tamao de seccin cambia con la longitud del mismo y son

los pilotes cnicos, stos tienen una gran ventaja ya que al hincarse una parte de la

carga es soportada por la punta del pilote mientras el resto de la carga es soportada por

las fuerzas cohesivas y de friccin que hay entre el fuste del pilote y el suelo que lo

rodea.

Como se dijo anteriormente, los pilotes tambin pueden trabajar en conjunto, Si los

pilotes son de punta cada uno trabajar como un pilar y descargar directamente sobre

el suelo o roca; si los pilotes son de igual tamao, seccin, inclinacin y penetracin,

puede suponerse hasta cierto punto que cada uno soportar la misma carga.

5.2.4. ELECCIN DEL TIPO DE PILOTE

La manera de elegir un determinado tipo de pilote se basa en las condiciones

del subsuelo, las caractersticas de hincado del pilote, el comportamiento esperado de

la cimentacin y la economa; ste ltimo aspecto debe basarse en el costo total de la

cimentacin y no nicamente en el costo de los pilotes.

Tipos de cargas en pilotes

La mayora de las estructuras estn sometidas a un conjunto de cargas combinadas y

no nicamente a cargas verticales o laterales, por esta razn las cimentaciones deben

ser capaces de soportar momentos. Debajo de estructuras como muros de compuertas,

muros de sostenimiento y edificios ordinarios se producen fuerzas verticales hacia

abajo causadas por el peso de la estructura y que suelen ser mucho mayores que las

fuerzas hacia arriba producidas por los momentos provocados por las cargas laterales.

Por otro lado, los pilotes situados del lado de sotavento de las torres altas de acero o

depsitos para almacenar gas del tipo de pistn, puede considerarse que producen una

reaccin que contrarresta las fuerzas verticales hacia arriba. Cuando deben

transmitirse al subsuelo fuerzas laterales por medio de un a cimentacin piloteada, es

importante el decidir si se deben hincar algunos pilotes inclinados. Esta decisin debe

basarse en la capacidad de los pilotes para soportar cargas laterales. Cuando las cargas

laterales por pilote exceden a la carga vertical que puede soportar un pilote vertical, es

necesario utilizar pilotes tanto verticales como inclinados. Los pilotes inclinados se

usan comnmente en los estribos y pilas de puentes, en los muros de contencin y para

proporcionar estabilidad a olas filas transversales de pilotes.

Cuando se usan pilotes verticales e inclinados, y si estn hincados a la misma

profundidad y trabajan por punta, se puede suponer que la capacidad de carga axial de

cada uno de ellos es la misma; cuando los pilotes son de friccin puede hacerse la

misma suposicin bajo las mismas condiciones.

5.3. CIMENTACIN POR PILARES

Los pilares son elementos estructurales de concreto vaciados in situ con dimetro

mayor a 1,00 metro, con o sin refuerzo de acero y con o sin fondo ampliado.

5.3.1 Capacidad de Carga

La capacidad de carga de un pilar deber ser evaluada de acuerdo a los mismos

mtodos estticos utilizados en el clculo de pilotes. Se tomar en cuenta los efectos

por punta y friccin.

5.3.2 Factor de Seguridad

La capacidad admisible se obtendr dividiendo la capacidad ltima por el factor de

seguridad. Se utilizarn los factores estipulados en el numeral 3.4.

5.3.3 Acampanamiento en la Base del Pilar

Se podr acampanar el pilar en el ensanchamiento de la base a fin de incrementar la

capacidad de carga del pilar, siempre y cuando no exista peligro de derrumbes.

5.3.4 Aflojamiento del Suelo Circundante

El aflojamiento del suelo circundante deber controlarse mediante:

a. Una rpida excavacin del fuste y vaciado del concreto.

b. El uso de un forro en la excavacin del fuste.

c. La aplicacin del Mtodo del Lodo Bentontico.

5.3.5 Asentamientos

a. Una vez comprobada la capacidad de carga del suelo, deber estimarse el

grado de deformacin que se producir al aplicar las cargas. El asentamiento

podr ser un factor de limitacin en el proyecto estructural del pilar.

b. Se calcular el asentamiento debido a la deformacin axial del pilar, el

asentamiento generado por la accin de punta y el asentamiento generado por

la carga transmitida por friccin.

5.4. CAJONES DE CIMENTACIN

Los cajones de cimentacin son elementos estructurales de concreto armado que se

construyen sobre el terreno y se introducen en el terreno por su propio peso al ser

excavado el suelo ubicado en su interior. El PR deber indicar el valor la friccin

lateral del suelo para determinar el peso requerido por el cajn para su instalacin.

5.4.1 Capacidad de carga

La capacidad de carga de un cajn de cimentacin deber ser evaluada de acuerdo a

los mismos mtodos estticos utilizados en el clculo de zapatas o pilares y

depender de la relacin profundidad /ancho (Df / B) si es menor o igual a cinco (5)

se disear como cimentacin superficial, si es mayor a cinco (5) se disear como

un pilar.

5.4.2 Factor de seguridad

La capacidad admisible se obtendr dividiendo la capacidad ltima por el factor de

seguridad. Se utilizarn los factores estipulados en el numeral 3.4.

5.4.3 Asentamientos

a. Una vez comprobada la capacidad de carga del suelo, se deber calcular el

asentamiento que se producir al aplicar las cargas.

b. Se calcular el asentamiento debido a la deformacin axial del cajn, el

asentamiento generado por la accin de punta y el asentamiento generado

por la carga transmitida por friccin.