Cimentación Sobre Terrenos Inclinados.


Partiendo de la base de que la cimentación de un edificio deberá ser siempre horizontal y lo más nivelado posible, es completamente improcedente cimentar en un terreno inclinado siguiendo la rasante del terreno. 

Figura 160

Para salvar esta dificultad, la excavación se hace escalonada (fig. 160) al objeto de que el plano de asiento sea también horizontal. Sabido es que todo cimiento trabaja a la compresión y si se cimentara siguiendo el plano inclinado, las fuerzas verticales intentarían seguir esta pendiente y el peligro de deslizamiento estaría siempre presente.

Fenómeno de Rotación de Cimientos.


Los fenómenos de rotación son idénticos a los anteriores, manifestándose en una deformación más o menos acentuada de las armaduras de pilares (en edificios de hormigón armado) al que le sigue un despegue de la capa envolvente de hormigón.

Las reparaciones de este fenómeno son sencillas y elementales, pero cambio de que se utilice un buen material en áridos y un buen portland en cementos.

Los trabajos consisten en:

1. º Ensanche de la base de cimentación.

2. º Colocación de encadenados de hierro que se oponga la deslizamiento de los muros.

3. º Y en las grietas hacer un buen zurcido con mortero muy rico en cemento, no sin antes haber despegado y picado el mortero viejo que se halle desprendido.

Cedimientos en las Cimentaciones.

Hay que señalar dos clases, los leves y los considerables. Leves: son los producidos por los asientos eventuales del terreno donde se apoya la cimentación o por accidentes de índole constructiva o casual, tales como inundaciones de sótanos, infiltraciones de agua, construcción de calles contiguas, nuevos edificios adyacentes, etc. La duración de este fenómeno es breve y por lo general no llega a manifestarse en la estructura principal de la obra y por lo tanto no merece una atención especial, ya que la estabilidad del edificio no corre ningún peligro.

Otra cosa es cuando la superficie de asiento de la cimentación va cediendo en forma gradual y rápida, circunstancia reconocible por los <<chivatos>> rotos, pues es entonces cuando se precisa un ingente apuntalamiento. Para que éste resulte eficaz se deben observar las siguientes reglas:

  Si el edificio es de varios pisos, el apuntalamiento deberá efectuarse con dos órdenes de tablones de pino o abeto, en el que el primero quede empótrado a la altura del forjado del piso de la segunda planta, y el 2.° puede muy bien acomodarse, en sentido paralelo, al forjado de la planta primera. Los dos órdenes se enlazarán entre sí por tablas cruzadas, de manera que se forme una viga de celosía (fig. 157). El ángulo de los puntales con la horizontal del pavimento o terreno exterior no deberá ser menor de 60º.

2°  Recercar con un cuadradillo de escuadra de lO X 10 cm todos los huecos (fig. 158) o, si se prefiere, cegarlos con ladrillos macizos (fig. 159).

Una vez dispuesto el apuntalamiento en la forma descrita, ya se pueden comenzar, con cierta seguridad, los trabajos de realce.
Figura 157

                                               Figura 158                                      Figura 159

Corrimientos en las Cimentaciones.

Ante el desplazamiento del plano de asiento el comportamiento de un edificio de hormigón armado, por la ligazón y la continuidad monolítica que significa el hierro de su estructura, sufre muy poco, máxime, si su cimentación la compone una placa armada.

Corrientemente son escasos los fenómenos de este tipo. No obstante, tampoco hay que excluirlo del cuadro de las posibilidades y aun así y caso de producirse los daños, serán insignificantes. En cuanto a las de fábrica ordinaria, de ladrillo o bloques, no pueden producir más que fenómenos de cedimiento o rotación que reseñamos brevemente.

Lesiones de Cimientos: Averiguar la Causa de un Asiento.

Lo difícil que resulta averiguar la causa de un asiento lo pude comprobar no hace mucho tiempo. Por un reconocimiento que se hicieron, jamás pudimos averiguar las causas que mediaron para que los pilares de la fachada lateral de un edificio destinado a almacén, recién construido, se desplazarán de su base un par de centímetros. Y sin embargo, todo estaba perfectamente: cimentación, terreno, armaduras... pero la grieta resultante estaba allí (más ancha de abajo que de arriba).

Figura 155

El edificio en cuestión, de estructura de hormigón armado, estaba construido con pilares de 4’20 metros de altura, distribuidos cada 4 metros eje, coronados por una viga cadena para apoyo de la cubierta (fig. 155).
La cimentación de 200 Kg de cemento portland, se apoyaba directamente sobre un estrato de roca dura, cuyo previo reconocimiento nos dio un espesor de 2’50 metros repartidos y sensiblemente horizontal. De la construcción doy fe que fue esmeradísima, pues personalmente atendí el último detalle, cosa que me fue posible dado lo reducido de la obra. No cabía pensar más que en un seísmo, pero en este caso, ¿cómo fue posible que este lateral lo acusara y el resto de la construcción no?

Pero la segunda parte fue más exasperante todavía. Parece lógico que si el paramento afectado se pica, se limpia, se riega abundantemente o mejor aún se enlecha con cemento puro, y se enfosca, la grieta no vuelve a surgir; pero en nuestro caso las cosas sucedieron de otro modo. Por tres veces se repitió la operación y por tres veces la grieta se manifestó aunque sin tanta violencia como al principio. Sospechando que los pilares continuaran en movimiento, se colocaron dos o tres <<chivatos>> (testigos), los que al cabo de cierto tiempo permanecieron intactos. Una prueba más y la grieta volvió a salir culebreando por el muro.

Se consultaron textos, técnicos; todos daban el remedio conocido y hubo hasta quien dijo que, al producirse la dilatación, la grieta no sería posible taparla nunca. Pero como aquello sí pertenecía a mi oficio, apuré el último recurso. De la capital de provincia hice traer una malla exagonal, de las que se utilizan para parque de gallinero; la que, después de picar el enfoscado en una zona de un metro de ancho a uno y otro lado de la grieta, coloqué bien tirante y sujetada por puntas: posteriormente enfosqué de forma que el mortero se proyectara contra la grieta lo más violentamente posible (fig. 156). Después de esto se fratasé, pintó y esperamos. A los tres meses no había ni huella de la grieta. 

Figura 156

Hoy ha pasado mucho tiempo de aquello y el almacén de «pilares torcidos», continúa en la misma posición que lo dejamos, y es que los edificios también tienen derecho de salir triunfantes con su misterio.

Peligros a que están Expuestas las Cimentaciones: Asientos.

Todo edificio hace su asiento y es fácil de observar como en muchos edificios recién construidos aparecen fisuras y grietas que son fáciles de reparar y tapar. En construcción ocurre igual que en mecánica. Un motor nuevo recién salido de la fábrica, no da el mismo rendimiento como cuando ya lleva algún tiempo en movimiento; que es cuando por sí solo se ha terminado de ajustar y acoplar. Es decir que todo edificio se acopla, se ajusta, pues al fin y al cabo una casa no es más que una máquina de vivir, y que no se asombren los legos si, una vez terminada la obra, observan alguna que otra grieta por ahí.

Las grietas verdaderamente peligrosas y que reclaman con urgencia el maderamen espectacular del apeo, son aquellas de trazado parabólico que aparecen en las distintas fábricas y macizos con una inclinación aproximada de 45º (fig. 152). 

Figura 152

En las esquinas, la curvatura anterior se invierte en los paramentos, conservando sus características en la vertical del encuentro de paredes (figura 153). 

 Figura 153

En las paredes con huecos o ventanales y puertas, las fisuras llevan otra dirección a las apuntadas, ya que éstas siguen el curso de los elementos más débiles. Si las cargas actuantes son concentradas en dos puntos, el caso es idéntico al de la viga simplemente apoyada y las grietas siguen la trayectoria del esfuerzo constante máximo (fig. 154). 

 Figura 154

Características de Martillos para Hinchar Pilotes. Tablas.



Este tipo de Martillo es el indicado para atravesar tierras cuya composición sea la de arcillas duras, gravas compactas y arenas con gran resistencia, y el de la tabla 24 es para terrenos de arcillas y gravas con resistencia normal.


Continuando con los martillos de la firma Warrington-Vulcan presentamos en la tabla 25 las referencias de tipos seriados, correspondiendo las energías indicadas a las del choque estando basadas en la carrera normal del martillo. 


Otro tipo similar al anterior es el de doble efecto con la ventaja de que el numero de impactos es doble y su consumo de aire comprimido o vapor, mucho menor.

Maquinaria para la Hincha de Pilotes.

Dará una idea bastante exacta de lo que es un martinete para la hinca de pilotes, nuestras figuras 150 y 151 que, aunque anticuado y rústico, es donde se basó la moderna maquinaria que luego reseñaremos. 


El martinete que describimos, es un aparato de madera cuya misión es hacer subir y bajar un peso que al oficiar de maza golpea la cabeza del pilote a cuyo esfuerzo el pilote se va hincando en el terreno.

Como más tarde veremos hay muchos tipos de martinetes, de trinquete de vapor, etc.; pero el que ahora nos ocupa es accionado mediante cuerdas de las que tira el obrero para que se eleve la maza, y luego soltarlas con lo que, la mayor, por su propio pesa golpea la cabeza del pilote, hasta que se produce el rechazo y el pilote no puede entrar más, lo que quiere decir que se ha encontrado terreno firme.

En muchas ocasiones no se llega al verdadero rechazo, sino que se da una serie de golpes con un peso determinado y si no avanza, o tiene un avance 1imitado se considera que se ha encontrado un terreno lo suficientemente firme para dar por terminada la operación. En toda esta maquinaria, repetimos, hay muchos tipos que van desde el casquillete doble de 25 metros de altura hasta el que va montado sobre camión, requiriéndose para su puesta a punto un corto espacio de tiempo.

Los martinetes de estructura metálica están compuestos de perfiles laminados con objeto de facilitar el montaje de las mismas facilitándose as un cómodo desplazamiento y su situación exacta en el punto o puntos de hincaduras es debido a unos rodillos que llevan en su base.
La energía motriz que empele a los martinetes es el vapor, merced a una caldera que llevan instalada en su base que genera una máquina y dos cabrias: una para el martillo o maza y la otra para el pilote. También, y además del vapor, puede utilizarse petróleo, electricidad, etc., siendo esta última (si se dispone de ella) la más recomendable, ya que evita humo y ruidos.

Una máquina de este tipo es el modelo XVII de la casa Franki. Puede hincar pilotes del diámetro usual con tubos de 52 centímetros de diámetro para las que se emplea una maza de 3.200 kilos en peso. La longitud máxima es de 9 metros con 70 centímetros, no obstante puede alcanzar los 18 metros mediante dispositivos de prolongación. El peso total de la máquina es de 15.000 kilos incluyendo la cabria con sus tres tambores acmetros; cabrias de 5 tambores y potencia del motor 130 CV.
Para pilotes de gran longitud, la casa antes citada fabrica otro tipo que denomina XIII y que es capaz para pilotes cualquiera que sea su diámetro. Las características de esta máquina son: Longitud máxima de pilotes = 30 metros; cabria de 6 tambores y potencia del motor 130 CV.

Desde el año 1887 se viene empleando con éxito, en los Estados Unidos, el martillo Warrington-Vulcan de simple efecto accionado por aire comprimido a media presión o vapor y cuya maza es un peso equivalente al del total de la máquina. Su conjunto se mueve por medio del aire comprimido o vapor, aunque en la caída de la maza sólo interviene la gravedad.

Siendo relativamente pequeña la altura desde donde cae el pisón, el pilote recibe el impacto sin que su cabeza se agriete ni dañe y sin que se produzca excesivo rechazo o vibración.

Una pequeña válvula de distribución y un pequeño paso de vapor o aire comprimido, actúan de reductores con lo que I gasto es el mínimo.

Los perfiles laminados de hierros en U constituyen la armazón de la máquina y disponiendo dos de ellos a uno y otro costado de la misma, actuarán de guía para el martillo.

Como es natural existen muchos modelos, pero para determinar el más conveniente hay que considerar las características del terreno y la relación entre peso del mazo y del pilote. Como regla general se estima que el mazo debe tener la suficiente energía para sobreponerse a la inercia del pilote, la fricción peculiar y resistencia elástica y el suficiente peso para que, durante el impacto, se reduzca al mínimo la inevitable pérdida de energía.

En las tablas 23 y 24 presentamos las características de los martillos a utilizar, según las condiciones del terreno, martillos y pilote empleado. Los martillos son de la casa Warrington-Vulcan.

Cálculo de Pilotes: Consideraciones para Pilotes de Hormigón Armado y de Madera.

El cálculo de pilotes se realiza teniendo en cuenta:

a) Su construcción.
b) El transporte del taller a la obra por las vibraciones que sufre el material.
e) Su Levantamiento por grúa.
d) Su hinca.
e) Las cargas a soportar.

Como regla general se puede decir que el cálculo se basa, principalmente, en los esfuerzos que sufre durante su transporte y la tensión producida al ser izado por la grúa para prepararlo a la hinca.

También, como es natural, entra en juego la sección del hormigón y del hierro de que está compuesta su armadura; así como también la transmisión de fuerzas por frotamiento con el terreno y presión de la punta. 

Aunque estas circunstancias quedarán perfectamente determinadas con pilotes y cargas de ensayo, empíricamente se puede tomar la de l’2 toneladas por cada centímetro de longitud del pilote enteramente embutido en el terreno.

Una vez determinado el número de pilotes a colocar, será necesario determinar la forma de la losa sobre la que irá la construcción cuya forma geométrica se habrá escogido, partiendo de colocar los pilotes al tresbolillo, formar una figura (losa) cuadrada, rectangular o poligonal, según más interese en cada caso.

Despreciando el peso propio de la losa y el de la tierra superpuesta, se determinarán, para el cálculo de las mismas, los momentos y la reacción que el pilote ejerce en su eje, pues es necesario tener muy en cuenta el esfuerzo cortante a que está sometida la losa.

Seguidamente y por las tablas, damos las diferentes medidas de las losas para cimentaciones con pilotes de hormigón armado y de madera. La carga concentrada es de 30 toneladas para los primeros y 15 para los segundos La distancia entre ejes es de 0’90 y 0’75 respectivamente.




Extracción de Pilotes.


La extracción de los pilotes se realiza generalmente sólo en los casos en que se han colocado de forma transitoria, pudiéndose realizar esta operación con un trozo de palanca (fig. 148) que, como podrá observar el lector, por uno de sus extremos tiene dispuesta una tenaza, un anillo de agarre o una cadena, según expresa la citada figura. 

Figura 148


Figura 148

Otro procedimiento, que para pilotes de gran longitud es más eficaz, consiste en utilizar una prensa hidráulica (fig. 149) que colocada en forma fija permite un desarrollo de mayor fuerza extractora y es de fácil manejo.

También, en ciertas ocasiones, se utilizan explosivos.

DESMOCHADO DE PILOTES: Colocación de Pilotes.


El desmochado de los pilotes consiste en cortarlos a nivel de la rasante del terreno.

COLOCACION DE PILOTES
Los pilotes se colocan al tresbolillo o formando otras figuras semejantes. De entre ellos se retira la tierra removida, cuyos huecos se rellenan con hormigón. Posteriormente se forma (enmarcándolos a todos) un emparrillado de madera chapada, sobre la que se apoya toda la construcción o edificio; algo similar a lo representado en la figura 147.
Para mayor facilidad de hincar el pilotaje oblicuamente, se usan pilotes de tornillo, que son los que, en vez de una punta característica, tienen un tornillo.
Si la longitud o la profundidad que hay que alcanzar es tal que no es posible contar con pilotes de madera de una sola pieza, pueden empalmarse dos, uniéndolas primero sólidamente con varillas de hierro y luego recubriéndolas con hormigón. 

 Figura 147

Pilotes Derquí.


Otro tipo de pilote de los más empleados en España es el «Derquí». Sus características corresponden al de tipo Strauss, aunque más perfeccionado. El hormigonado se efectúa mediante una campana de cierre estanco. Las tuberías de moldeo y perforación se recuperan por fases.

El vertido del hormigón en el interior del tubo se efectúa disponiendo una tolva o campana en su parte superior con cierre totalmente estanco y el llenado se realiza sin disgregación del árido, con lo que se logra una mayor homogeneidad del material.

Otro tipo de pilote Derquí es el conocido con el nombre de «con estroma» y que es muy adecuado para terrenos muy blandos, caracterizándose por tener la base ensanchada y una doble armadura, la normal y otra de tela metálica cuya forma recuerda los antiguos corsés femeninos y que se coloca después de vertido el hormigón en la base ampliada. Se emplean, como puede verse en las figuras 144, 145 y 146, dos tubos de diferente diámetro, el mayor para dar a la base el ensanche necesario (fig. 144), y una vez hormigonado éste y colocado el corsé de tela metálica se coloca el segundo tubo (figs. 145). A medida que se va hormigonando se retiran los dos tubos, realizando el vertido del hormigón como en el pilote descrito en primer lugar por medio de la tolva o campana Derquí.


Para cargas muy próximas entre sí y fuertemente concentradas, se utiliza el pilote Derquí con ensanche excavado, cuyo procedimiento consiste, mediante trépanos ya rotativos, ya por percusión y con tubos, llegar hasta la profundidad conveniente a la del pilote, menos dos metros a fin de poder ensanchar la base.

Pilote Radio.

Es uno de los más usados en España. La perforación se efectúa como si se tratara de un sondeo de gran diámetro, con diversos elementos, de forma que se van conociendo las diversas zonas de terreno que se van atravesando, con lo que se adapta la longitud del pilote a la resistencia de éstos.

Una vez perforado, se coloca la armadura y acto seguido se rellena con hormigón mediante una cuchara especial, cerrada en su extremo inferior por una válvula automática que se abre cuando se apoya en el fondo, con lo que se evita que el hormigón se mezcle con el agua que pueda existir entre el tubo y la forma. Se va rellenando por partes y lentamente se apisona a la vez que se va retirando el tubo de forma, con lo que el pilote no sale cilíndrico sino con protuberancias que son como las resultantes de su adherencia en el terreno.

El diámetro de los tubos es entre 35 y 45 cm, lo que resulta para el pilote de 40 a 60 cm según el terreno y sus características.

Para terrenos de poca consistencia son de gran aplicación.

Pilotes Wilhem.


Este es un sistema perfeccionado del <<Simplex>>, en el sentido de darle más superficie a la base, para lo que se utiliza un explosivo que al estallar hace un cono esférico, por donde se introduce el hormigón (figuras 140, 141, 142 y 143). 


Figuras 140, 141, 142 y 143

Su proceso de construcción es el siguiente:

1. ° En el terreno se hinca un tubo de acero en cuyo seno inferior se deposita una carga de dinamita protegida con un tablero de madera.

2. ° Se rellena el tubo con hormigón fluido.
 
3. ° Se extrae un poco de tubo y se provoca la explosión, a cuyo efecto el terreno se comprime, produciéndose el vano esférico mencionado anteriormente, y que pasa a ocupar el hormigón fluido.
 

4. ° Se rellena el tubo, que se va sacando poco a poco hasta la formación del pilote.

Pilotes Simplex.


Es muy utilizado en los Estados Unidos. Consiste en clavar un tubo de acero provisto, en su parte inferior, de una punta resistente. La forma de operar es la siguiente: Se va echando el hormigón al mismo tiempo que se va extrayendo el pilote poco a poco y a medida que se van sucediendo las tongadas, las que se apisonan mediante el pisón suspendido de un cable. En las figuras 137, 138 y 139 puede verse el hincado, retirado y como queda finalmente el pilote.

A veces, a la base se le da una mayor superficie, denominándose en este caso Pilote «Simplex Prensado.

Tiene el inconveniente de que la tarea de extraer el tubo se hace penosa y difícil y dificultándose, caso de tener armadura, su apisonado hasta el punto de que puede modificarse su posición.

Pilotes Vibro.


Son los formados mediante tubos de un largo máximo de 20 metros. Su hinca es por medio de martinetes, llevando en su interior una armadura compuesta de 4 varillas de 20 mm 0 Son muy utilizados en Inglaterra (figs. 135 y 136).

Otro pilote similar al SIMPLEX es el  <<Strauss>>, diferenciándose únicamente en que la introducción del tubo se ejecuta mediante taladro.





Calculo de Pozos Destinados a Cimentaciones.

Generalmente van destinados a cimentaciones para pilares, cuyo cálculo se realiza de forma parecida a «la anchura y profundidad de los cimientosa estudiados en el capítulo 1, teniendo en cuenta la diferencia que entre una y otra superficie existe.

Veamos un ejemplo:

Se desea saber el cimiento necesario para un pilar de ladrillo de 60 X 60 cms cargado con 35.000 Kg, en un terreno cuyo coeficiente de trabajo es de 2 Kg por centímetro cuadrado.
Operaremos de la siguiente forma:


por lo que la superficie necesitaría para el cimiento, teniendo en cuenta que el terreno resiste 2 Kg por centímetro cuadrado, serán:


Como el cimiento es circular y sabemos que el área del círculo es obtendremos: 


y como nos interesa saber el diámetro del cimiento tendremos: 


Al multiplicar r por 2 hallamos el diámetro y debemos multiplicar la superficie por 4, porque al sacar la raíz cuadrada queda 2, y así subsiste la igualdad.

Aplicando esta fórmula al ejemplo supuesto tendremos: 
 = 156 centímetros, que redondearemos por exceso, cifrando en l’60 metros de diámetro.
Su profundidad sería:

1’60 - O’60= 1 metro

como puede verse en la figura 127. Pero siguiendo el criterio anteriormente dicho, y con objeto de eliminar en lo posible todo proceso matemático, presentamos a continuación la Tabla núm. 20 para el cálculo de pozos de cimientos para pilares. 

 Figura 127

Sistema de Cimentación Sección Tronco – Piramidal y la Carga Excéntrica.

Este sistema de cimentación aislada cumple la de Sección Escalonada y generalmente es para elementos muy cargados y de una superficie reducida, por lo que el cimiento debe disponerse de forma que la carga se reparta (igual que en el sistema anterior) en la mayor superficie posible. Esto puede solucionarse dando al cimiento tina sección tronco-piramidal, como ya se vio en la figura 28 en la que el bloque B tenía por misión trasladar la carga P que actúa sobre el pilar A a una placa C


CARCA EXCENTR1CA 



El sistema de cálculos de cimientos ordinarios de carga centrada (figura 124) se establece mediante la fórmula
en la que

ρ es la resistencia que por centímetro cuadrado tiene el terreno;
P la carga total que actúa sobre el mismo;
b el ancho del cimiento, y
1 la longitud que, en el caso de cimientos continuos, se refiere a un metro de pared.

Ahora bien, si la carga vertical P actúa fuera del centro del cimiento, como por ejemplo en la figura 125, en que el eje del pilar está a una distancia d del eje del cimiento, nos encontramos en el caso de una carga excéntrica, por lo que la presión que el pilar ejerce sobre un lado de la cimentación será mayor que sobre el otro. En este caso, el terreno trabajará a dos coeficientes distintos que encontraremos por las siguientes fórmulas: 


Estas fórmulas son válidas mientras la excentricidad d sea inferior a 1/6 del ancho del cimiento, o sea d menor b : 6. Cuando esta excentricidad es mayor, como en el caso de la figura 126, entonces la presión en el extremo que apoya el muro o pilar debe calcularse por la siguiente fórmula: 



en la que a es la distancia del eje del pilar al extremo en el que se calcula el coeficiente de trabajo a que se somete el terreno, tal como puede verse en la citada figura 126.

Cuando el lector se encuentre con algún caso de carga excéntrica para cimientos, procederá a calcularlo como si se tratara de un cimiento ordinario y, una vez determinadas sus dimensiones, calculará con las fórmulas que acabamos de dar, a qué coeficiente de trabajo queda sometido el terreno según sean las condiciones de excentricidad. Si resulta superior al que puede soportar el terreno por su naturaleza, se aumentarán las dimensiones del cimiento hasta que el terreno esté sometido por el cimiento a un coeficiente de trabajo adecuado a su naturaleza.

Estabilidad del Edificio: Sección Escalonada.


Uno de los factores más importantes para la estabilidad de los edificios, después de la consistencia del terreno, es el zampeado, el cual tiene como misión repartir la carga del edificio sobre una base mayor, disminuyendo con esto la compresión vertical y permitiendo construir sobre un terreno poco resistente.



Pero para construir un zampeado no basta darle la superficie calculada, sino que es preciso llegar hasta ella (contando desde el muro) sin crear puntos débiles, lo que deberá hacerse de una forma gradual y seguir el procedimiento señalado en la figura 122.

Si se dispone de piedra dura y la cimentación se resuelve mediante sillería, la superficie de asiento puede escalonadamente aumentarse, disponiendo en cada una rezapo consistente en un tercio de la longitud de cada pieza (fig. 123).

Cimentación Escalonada para evitar Deslizamientos.


Toda superficie de asiento de los cimientos, o sea la cara inferior en que se apoya sobre el terreno, deberá ser siempre un plano perfectamente perpendicular a la dirección de las fuerzas que gravitan sobre él, ya que de otra forma la cimentación estaría expuesta al deslizamiento.

De acuerdo con este principio y en el caso en que sea necesario cimentar en terrenos inclinados, el fondo de los mismos no será ni un plano inclinado ni un plano horizontal, sino una serie de planos horizontales a distinta altura, tal como se detalla en la figura 121. 

 Figura 121

Formula Rankine para Saber si el Terreno soporta el Edificio.


Uno de los procedimientos sencillos para saber si una cimentación o, mejor dicho, el terreno, soportará o no el edificio que pensamos construir y que nos determinará, por medio del cálculo, la cantidad de kilos por cm^2, es la fórmula de Rankine, cuya expresión es:

P = H x d x k 

en la que
 
P es lacarga cifrada en kilos que un terreno puede soportar por cm^2.
H la profundidad en metros de la cimentación.
d el peso de la tierra en toneladas por metro cúbico (también densidad).
k es un coeficiente constante hallado según el ángulo de rozamiento o talud natural del terreno,
 
La Tabla número 19, en la que se expresan los valores d y k, ayudará al constructor en cuantos problemas de cimentación le salgan al paso. Su manejo es sencillísimo, como se verá luego. 


Téngase en cuenta que para cargas de seguridad sólo se admitirá la décima parte de la carga límite que hemos calculado. 

Luego, si tenemos realizada una cimentación en tierra franca cuya profundidad es de O’70 m, tendremos: 

P = H x d x k 
 
y sustituyendo por cifras: 

P
= 0’70 x 1’50 X 2’91 = Kg/cm^2 Y como la décima parte de 3’05 es 0’30, obtendremos que la resistencia del terreno por centímetro cuadrado es 0’30 Kg.

TABLAS PARA EL CALCULO DE LOSAS DE HORMIGON ARMADO PARA CIMIENTOS

Cálculo de la Armadura de un Cimiento.

Dado el carácter eminentemente práctico de la presente monografía, y con el deseo de que la misma llegue a aquellas personas que por razón de su oficio no hayan penetrado nunca en los intrincados laberintos de las fórmulas matemáticas, las eludiremos en lo posible, resolviendo la mayoría de los casos, mediante sencillas operaciones aritméticas, o mediante tablas, como las presentadas a continuación. Con las mismas resolveremos, en un instan te, la losa cuadrada que necesitamos, el mínimo de hierro y el calibre de que está compuesta la armadura; su espesor, y la carga admisible que la losa resistirá, teniendo en cuenta la resistencia que por centímetro cuadrado tiene un terreno.

TABLAS PARA EL CALCULO DE LOSAS DE HORMIGON ARMADO PARA CIMIENTOS

Cajones Indios mediante Pozos de Ladrillo.


El  método  indio se ejecuta mediante  pozos de  ladrillo  u  hormigón.  Los de   fábrica  de   ladrillo,  generalmente  circulares,  tienen   la  ventaja,  dado   su peso,  de que  su  descenso  puede  hacerse  sin  piezas  suplementarias;  simultáneamente  puede efectuarse su  prolongación  con el descenso.  Según  se va ejecutando,   los  muros de fábrica  de ladrillo  deberán   sobresalir  de  la  tierra lo  necesario  para que, al  descenso inmediato, puedan   resistir la presión del terreno y el muro sobresalga algo de la superficie. Con  una corona  triangular  de  madera  o  un  corte  de  acero,  quedará  protegida  la  parte   inferior  de la pared, que es la que se abrirá paso en el terreno durante su  hinca.

Hay un inconveniente en la hinca de estos pozos y es que como son circulares,   tienen la  tendencia a girar  sobre su eje  lo que produce  desplazamientos de  la dirección  vertical que  interesa  dar.

La dimensión  de  los  pozos es proporcional  a las cargas que deba soportar,  así como a  la  resistencia  del  suelo, aunque no  se  tengan  en  cuenta  las fuerzas  de  rozamiento entre   las   cajas  y   la   tierra.

Para  la construcción  de estos  pozos se adoptarán  grandes dimensiones, pues es preferible construir pocos muros de este  tipo a muchos de dimensiones más  pequeñas.
Los muros serán construidos con fábrica de ladrillo prensado o recocido, recibida  con  mortero  de  cemento  de  fraguado   rápido. Su  paramento  exterior, en  roce  con   la   tierra, deberá  ser  enlucido a f in  de disminuir  el  rozamiento.

Con objeto de aumentar el peso se harán  más gruesas las paredes  por su parte   interior   siempre  que haya espacio suficiente.

Cuando  el   suelo  esté  formado  por  estratos  de  distinta  naturaleza  que opongan  al  rozamiento   resistencia  variable,  puede   armarse  la  pared   sobre una corona en  la que se ancla,  evitándose con  ello que el pozo  se destruya por disminución  brusca del   rozamiento.

En  la  actualidad  y  por   sus  inconvenientes  y  muchas  dificultades  no se usa  este procedimiento,  prefiriéndose otros sistemas de cimentaciones   tales como pilote, aire comprimido, etc., que lo ha desplazado por completo, y es raro  que  cualquier  tratado de  técnica constructiva  moderno,   lo  incluya  en su  índice.

TABLESTACAS: Asegurar las Paredes contra los Desprendimientos.


También los tablestacados son paredes formadas por tablones unidos  por travesaños  y  terminados  en  punta  que   se  hincan  en  el  terreno,   tal  como puede verse en  la figura 120 en la que se observa que hay unos  tablones que se hincan  más  profundos  haciendo  las veces de pilotes.

Figura 120

Para  evitar  el  desplazamiento  que  los  empujes  pueden  ocasionar  sobre el   tablestacado  se  unen  mediante  costillas  de  perfiles   laminados  o  con  las puntas  ensambladas  como  anteriormente  indicábamos   al   referirnos  a   las ataguías.

El  fin  primordial  de   las  tablestacas  es  asegurar  las  paredes  contra  los desprendimientos  antes  de  iniciarse  la  excavación,  cuando,  por  alguna  razón  exista  agua subterránea en  el lugar de la obra.

Ataguias o Diques: Sistema Impermeabilización para la Construcción de Cimientos.

Con  objeto  de  que  en  un   terreno  anegado  se  pueda  construir  una  cimentación, se  disponen  ataguias  (también  conocidas  con  el  nombre  de  diques).  El  sistema   consiste en  formar una  empalizada  o  recinto  cerrado  lo suficientemente  impermeable  para que el  agua,  una  vez   sacada  de  este   recinto, no pueda penetrar otra  vez y dificulte las faenas de excavación.

Figura 111

El  sistema más elemental es  el formado  por un  terraplén  de  tierra  apisonada  (fig.  111)  la  que,  para  la  formación  del  recinto,  dependerá  de  su calidad,  así  como  de  su  espesor,  de  su  apisonado  y  del  movimiento  que tengan  las  aguas.

A  título de orientación  podemos  indicar que para  aguas   tranquilas  y de profundidades  no  mayores a un  metro, si  se emplean  tierras   arcillosas dan buen  resultado estas ataguías, construyéndose con  un  ancho en la parte superior  igual  a la  profundidad del agua. El ancho de la parte  inferior depende de  talud natural  de la  tierra  a  emplear.

Cuando   la  altura  del  agua  sea  superior  a  un  metro,  será  necesario  reforzar el sostén  de   tierra  con  una  pared  de madera, que  puede situarse  en  el  centro  como  en  la  figura  111;  detrás  del  montón  de  tierra   (fig.  112), apoyada   a  la pared  por  un  tornapuntas,  o como en   la   figura 113, en que  la  pared  de  madera  está  en  contacto  con  el  agua,  suprimiéndose  el  tornapuntas. 


 Figura 112



 Figura 113




 Figura 114 y 115

Las  estacas   acostumbran   a ser  de  0'18 a 0'25  m  de diámetro  colocadas a distancia de 1 a 1'25 m y enlazadas por  tablones con  travesaños (fig. 114).
La ataguía con  doble  pared de madera forma un cajón que se   rellena de tierra. En la figura 115 puede verse un esquema de las ataguías de este  tipo.


Como  se  observará,  está   formada  por  dos  paredes  continuas  de  tablones, situados  a  2'25  m  de  distancia,  con  una  serie  de estacas  externas  bien   incrustadas  en  la  tierra.


Figura 116
La  forma de  colocar  los  tablones  depende  de  la  finalidad  que se  persiga;  si  se    trata  de  conseguir  solamente  el  apoyo  de   la  tierra,  se  colocan uno al lado del  otro como en la figura 116.

Cuando  además  del  apoyo  interesa  la  impermeabilidad  se  ensamblan los  tablones  en  la  forma que  se.  indican en  las  figuras 117 y 118. Este  tipo de sostén es muy utilizado para alturas de agua de 3 a 3'50 metros.


 Figura 117 y 118

Cuando  la  altura  del  agua es   superior  a  3'50  m el  tipo de  dique o   sostén que se utiliza es el de escalera que consiste en una serie de diques  adosados de diferentes alturas. En   la figura 119 puede observarse un muro ataguía con dos escalones, para una altura de 5 m, relleno de arena.

La arena se emplea  en   lugar de  tierra,  cuando se  teme que  pueda haber infiltraciones  de  agua.

 Figura 119