CIMENTACIONES PROFUNDAS DE UN EDIFICIO

Las cimentaciones profundas se prolongan más allá de los suelos inadecuados o inestables para transferir las  cargas del edificio a un estrato resistente de roca o de gravas y arenas densas muy por debajo de la superestructura. Los dos tipos principales de cimentaciones profundas son las cimentaciones con pilotes y las cimentaciones con pilotes de tubo llenos de concreto.

Una cimentación con pilotes es un sistema de pilotes de punta, de cabezales de pilotes y de vigas tensoras para transferir las cargas del edificio hasta un estrato de carga.

• Muro de carga. 1.
• Rasante de concreto reforzado o viga tensora con cabezales integrados para pilote. 2.
• Los pilotes generalmente se hincan en grupos de dos o más, espaciados de 760 a 1220 mm (2'-6" a 4'-0") entre centros. 3.
• Un cabezal para pilote de concreto reforzado une fas cabeceras de un grupo de pilotes con objeto de distribuir la carga de una columna o de una viga de rasante igualmente entre los pilotes. 4.
• Varía con la carga de la columna: 305 mm (12") como mínimo. 5.
• 75 mm (3") 6.
• 150 mm (6") 7.
• Colocar debajo del nivel de penetración de la helada. 8.
• Los pilotes pueden ser postes de madera tratada, pero para edificios grandes son más comunes los perfiles H de acero, los tubos llenos de concreto, o el concreto reforzado precolado o el concreto presforzado. 9.
• Los pilotes se hincan en el terreno con una mácjuina piloteadora. Esta máciuina está compuesta de un bastidor alto que, sustenta el mecanismo para elevar al pilote en su posición, un martillo de hincado y rieles o guías verticales para dirigir el martillo.
• Los pilotes de punta dependen principalmente de la resistencia a la carga del suelo o de la roca debajo de la punta de sustentación. La masa circundante de suelo suministra un grado de estabilidad lateral para el pilote. 10.
• Para su sustentación, los pilotes de fricción dependen principalmente de la resistencia a la fricción de una masa circundante de suelo. La fricción externa desarrollada entre los lados de un pilote hincado y el suelo está limitada por la adhesión del suelo a los lados del pilote y por la resistencia a la fuerza cortante de la masa de suelo circundante. 11.
• La carga permisible del pilote es la carga máxima axial y la carga máxima lateral, c|ue se determina por una fórmula dinámica para pilotes, un ensayo estático de carga, o una investigación geotécnica del suelo de la cimentación.
• La excentricidad del pilote o la desviación del pilote de su ubicación en planta o de la vertical pueden reducir su carga permisible.
• Estrato resistente de suelo o de roca. 12.

CIMENTACIÓN CON POSTES

La cimentación con postes eleva las estructuras de madera por arriba del terrero, recjuiere de excavación minima y preserva las características naturales de los patrones de drenaje existentes de un sitio. Es especialmente útil cuando se construye en taludes empinados y en áreas sujetas a inundaciones periódicas.

Los postes tratados se colocan a lo largo de una retícula definida por el patrón reticular de vigas y viguetas. Su espaciamiento determina tanto los claros de vigas y viguetas como las cargas verticales cjue deben sustentar.

• Postes de 150 a 305 mm (6" a 12") de diámetro; tratados con un conservador para protegerlos de la pudrición y de la invasión de Insectos. Estos postes pueden prolongarse en sentido vertical para formar el marco de sustentación de las cargas de la superestructura o terminar en el nivel del primer piso para sustentar un marco convencional de plataforma. 1.
• Vigas de madera sólidas, compuestas o espaciadas: deben limitarse los voladizos a 1/4 del claro restante. 2.
• Los pisos, los muros y el techo deben aislarse de acuerdo con las condiciones climáticas locales. 3.• Los postes se espacian de 1530 a 3660 mm (6' a 12') para sustentar las áreas de piso y de techo hasta
13.4 m^2 (144 pies cuadrados) 4.


Los postes se colocan en agujeros excavados a mano o mediante un barrenador de potencia. En una estructura de postes se recjuiere de una longitud adecuada de em¬ potramiento, de un relleno adecuado y de conectores apropiados para tener la rigidez y la resistencia necesarias para las fuerzas laterales eólicas y sísmicas. La longitud recjuerida de empotramiento varía de acuerdo con:

• la pendiente del sitio
• las condiciones subsuperficiales del suelo
• el espaciamiento de los postes
• la altura no sustentada de los postes
• la zona sísmica.
• Los pisos deben diseñarse y construirse como un diafragma para transferir la rigidez de los postes cuesta arriba al resto de la estructura. 5.

Longitud de empatramiento para pendientes empinadas

• De 1525 a 2440 mm (5' a 8') para los postes cuesta arriba: estos postes tienen alturas no soportadas más cortas, pero recjuieren de un empotramiento más profundo con objeto de suministrar la rigidez necesaria a la estructura. 6.
• De 1220 a 2135 mm (4' a 7') para los postes cuesta abajo 7.
Longitud de empotramiento poro pendientes llanas

• De 1220 a 1525 mm (4' a 5') 8.
Cuando el empotramiento necesario no sea posible, como en una pendiente rocosa, pueden usarse el arriostramiento transversal con varilla de acero y con tensores o muros de cortante de concreto o de mampostería para suministrar estabilidad lateral.

• Consultar a un ingeniero especializado en estructuras cuando se disefíe y se construya una estructura con postes, especialmente cuando se trate de un sitio con pendiente pronunciada sujeto a ventarrones o a inundaciones.



Las vigas espaciadas se fijan con tornillos pasantes a los lados de los postes tratados, las cuales luego continúan hacia arriba para formar el bastidor receptor de cargas de la superestructura.



Los postes distribuyen sus cargas con una zapata o collar de concreto o al apoyarse directamente en la roca. Los bloques y los collares de concreto aumentan el área de contacto de los postes con el suelo y distribuyen sus cargas sobre un área mayor.

CIMENTACIONES EN TALUDES

Las estructuras y los cimientos en taludes o adyacentes a éstos que sobrepasen el 100% deben cumplir con los siguientes requerimientos:

La cara de la zapata se sitúa atrás de un talud en descenso una distancia suficientemente grande como para suministrar apoyo vertical y lateral para la zapata y evitar un asentamiento.

Máximo H/3 ó 12 m (40'). 1.

La cara de la estructura se sitúa alejada del pie de un talud en ascenso para suministrar protección del drenaje y de la erosión del sitio.

Máximo H/2 ó 5 m (15') 2.


Ancho mínimo de la zapata 2x 3.

Pendiente máxima 1:2 4.

60° para roca 5. 

30° para suelo 6.

La superficie del suelo no debe invadir el prisma de contacto del suelo o de la roca.



Las zapatas con poco espaciamiento o las zapatas adyacentes localizadas a diferentes niveles pueden causar esfuerzos traslapados en el suelo.

Rasante. 7.
Conservar el espesor de la zapata (T) en el escalón vertical. 8.
Limitar el escalón vertical (H) a  1/2  L o 610 mm (2'-0") como máximo. 9.
La longitud del escalón (L) debe ser por lo menos 610 mm (2'-0"). 10.
Utilice dimensiones modulares para muros de mampostería de concreto.



Las zapatas escalonadas cambian de nivel por etapas para acomodar una rasante empinada y conservar la profundidad rec[uerida en todos los puntos alrededor de un edificio.

ZAPATAS AILADAS PARA COLUMNAS

COLUMNA DE CONCRETO REFORZADO

1. Refuerzo vertical
2. Refuerzo lateral.
3. Véase también 5.04 para los detalles de las columnas de concreto.
4. Las dovelas de acero anclan la columna a la zapata.
5. El refuerzo en dos sentidos debe espaciarse uniformemente.
6. Mínimo 150mm (6") arriba del refuerzo de acero
7. d = peralte efectivo.
8. Recubrimiento mínimo de 75mm (3") para el refuerzo de acero cuando el concreto se
cuela permanentemente expuesto en el terreno.
9. Sección crítica de la fuerza cortante en un sentido.
10. Sección crítica de la fuerza cortante en dos sentidos.

Columna de concreto reforzado

POSTE DE MADERA

Se dispone de diversas bases patentadas para postes. Consultar al fabricante para
cargas permisibles y detalles de instalación. Las bases para postes también pueden fabricarse para cumplir
con condiciones específicas de diseño.

Poste de madera


COLUMNA DE ACERO

Es necesario una placa de base de acero para distribuir la carga de la columna sobre un área suficientemente ancha para no sobrepasar los esfuerzos pemisibles del concreto.


Concreto de acero