Construcción de Cimentaciones 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   (fig. 110).

                         Figura 110

Cimentación Sobre 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  (fig. 104)  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.

Figura 104

Figura 105

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 (fig. 105).

Figura 106

Figura 107

Figura 108

Figura 109

Cuando existe  desigualdad en  el  asiento  de  las cargas,  es fácil  la  aparición  de  grietas  por  flexión  de  los  maderos,  lo  que  se  evita  enlazando  los diferentes cimientos  con arcos de descarga y ampliando los  mismos  con zapatas  (fig.  106).

Actualmente, en la construcción  de los emparrillados, se emplea, más que la  madera, el  hormigón  armado, en forma  de losas ya descritas,  o  formado por  un grupo de vigas metálicas  paralelas entre sí y tubos  intermedios  para su  fijación  y correcta distribución, tal y  como se ve en la figura 107, la  que representa  el  emparrillado  de  los  apoyos  de  las  columnas  del  rascacielos Empire State  de Nueva  York.

Cimentación sobre la Arena y sus Ventajas.

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.

Figura 103

La cimentación de arena presenta  la ventaja de lo reducido de su coste y la  de que reparte  uniformemente la carga  del edificio. El procedimiento anteriormente   indicado  es  muy  antiguo,  usándose  aún  en  la  actualidad.  Se basa  (fig. 103) en que la presión del cimiento sobre la  arena se   transmite al suelo según  una pirámide  truncada cuyas caras están inclinadas a 45º, con  lo que la  superficie de asiento del cimiento C se amplía. La letra d corresponde a la altura del relleno de arena,, el cual se puede mejorar mediante un apisonado mecánico.

Zapatas Armadas.

Las zapatas armadas pueden constituir  un sustitutivo del emparrillado y tienen  como  finalidad  repartir  la carga  en  una  mayor  superficie. En   rigor, no es más que una losa armada como puede verse en la figura 102.

 Figura 102

BOVEDAS INVERTIDAS: Sustitución de Losas y Vigas de Hormigón Armado.

Una   forma  de  repartir  la  presión  de  pilares  aislados  al   terreno,  es   la construcción  de  bóvedas   invertidas cuyos  arranques están  bajo  los   zócalos de los distintos pilares de cimentación, tal como se  indica en la figura 27 del primer  capítulo.

Esta clase  de tipo de cimentación   sirve para sustituir a las  losas y vigas de  hormigón  armado,  y  hoy  en  día  casi  no  se  emplean.  No  obstante,  esta clase de bóvedas  se pueden colocar como sostén parcial de la obra o en toda la extensión de su superficie, en cuyo caso es necesario que se proyecte para aguantar  fatigas  longitudinales  que  producen  las  bóvedas.  Especialmente en  sus  arranques,  para   lo  cual  se  colocan  (como  anteriormente  dijimos) tensores  bien  protegidos  contra  la  oxidación.

Un  caso  concreto  de  construcción  de  bóveda   invertida  puede  ser  un puente de  ferrocarril   cuyas   sobrecargas  de   trenes, no es  posible  transmitir al  terreno  solamente mediante  las  pilas y estribos,  sino que  es necesario   la  superficie  adicional  de  las  bóvedas   invertidas,  cosa  que   también  permitirá reforzar  las  pilas y el arco superior.

Este  sistema  de  cimentación  que  estudiamos,  adolece  del  defecto  que si   los  asientos   son  desiguales,   la  propia  acción  de  la  bóveda  no  tiene  lugar,  pudiendo  agrietarse,  con  el  inconveniente  de   la  falta  de  ligazón  del conjunto.

BOVEDAS: Cimentación Discontinua.

Cuando para encontrar un   terreno  firme sobre el  que asentar el edificio deben  excavarse  profundidades  superiores  a   los  2  metros,  desde  el  punto de  vista  económico  no  es  aconsejable   el   cimiento  continuo  y es  entonces cuando  se  recurre  a   la  cimentación  llamada discontinua.

Cimentación  discontinua es aquella que  está  formada por  una base previa  de  pilares  o  bóvedas,  sobre  la  que  se  establece   la  obra  de   fábrica;  o sea que en vez de   efectuar  la excavación  en   zanja, se procede:

1.º  A  la  construcción de  pozos de  cimentación  que estarán  separados unos de otros, como máximo de 3 a  4 metros.  El material de relleno de estos pozos, es  el hormigón. También se puede utilizar  el ladrillo.

2."   Construcción de  arcos entre pozo  y pozo de cimentación. Estos arcos  son  de  obra  de  fábrica  o  de  hormigón,  llamados  usualmente  arcos  de descarga.

3."   Cimentación  continua  sobre   la  base   formada, con  obra  de   fábrica corriente.

Los  pozos  se  procurarán  distribuir  entre  los  puntos más  cargados  (ángulos, entrepaños,  etc.),  pueden  tener sección   rectangular.  El  relleno de los pozos  con  hormigón  se  efectúa  por  capas  sucesivas  de  20  a  30  cm   bien apisonadas.

Las  cimbras  de  los  arcos  de  cimentación   las  forma  el   terreno  mismo, para lo cual se acondiciona el terreno mediante riegos y apisonado.

Los  arcos  pueden  ser:   de  medio  punto   (véase  fig,  23),  rebajados  o elípticos, aplicándose estos últimos cuando los pozos estén muy distanciados unos de otros, en  cuyo caso es  necesario  unirlos  en  los  arranques con una varilla  de hierro para compensar empujes, como puede verse en  la   figura 24 del primer  capítulo.

Encofrados en las Cimentaciones.

Aunque a  simple vista sea una paradoja, muchas veces nos hemos visto obligados  a  encofrar  parte o  toda de  una cimentación.

No  siempre   los  terrenos  son  sensiblemente  horizontales,   sino  que,  por el  contrario,  presentan  pequeñas  ondulaciones,  donde  no  merece  la  pena realizar una cimentación  escalonada, y es entonces cuando,  para continuar el nivel de la cimentación, se impone el encofrado.

 Figura 97

En   las  figuras  97  y  98  se  muestra  un  ejemplo  de  lo  dicho,  para  cuya orientación   suele bastar  con unos cuantos  tableros  y, si acaso, algún  tornapunta, ya que el  propio  terreno  hará   las  veces  del mismo.

Como  norma  general  para   la  preparación  de  los  tableros,  diremos  que los barrotes extremos de los mismos no se  disponen  a   ras de los  extremos de las  tablas, sino remitidos en un espesor de tabla. Todas las  cruces de  barrotes extremos y tablas  se  asegurarán con dos clavos, los de barrotes  intermedios,  con un  solo clavo. Los clavos se colocarán  de modo que la distancia al  borde  de  la   tabla   en  dirección  a la  fibra   sea  por  lo menos de 10 diámetros  del  clavo  y   transversalmente  a  la  fibra  de  5  diámetros.   

Con  esto  no sólo   trata  de  evitarse  que  se   raje  la  madera,  sino  que   también   se  procura buen asiento a las  cabezas de  los clavos y, por lo tanto, eficacia estática. Si un  clavo  se  encuentra  muy  cerca  de   la   testa  de  la  tabla,  un  esfuerzo  de tracción en sentido de la fibra no encontraría  resistencia  delante del clavo y se abriría  la madera. Por eso dejando  por lo menos 10 diámetros  al final de la  tabla,  se  tendrá  madera suficiente  para  oponer  resistencia al esfuerzo  de

 Figura 98

cortadura ejercido por el clavo. El consejo de situar el clavo a 5 diámetros al borde  de la  tabla en  sentido vertical  a la  fibra, lo  justificamos porque  un clavo es como una  cuña que tiende a separar las fibras de la madera y para que quede fuera  es necesario  que  encuentre en  la  tabla  la  resistencia suficiente. Tampoco los clavos deben clavarse muy próximos entre sí,  pues cada uno  de  ellos  acentuará  en  este  caso  el  efecto de  cuña  de  su  compañero corriendo el  riesgo  de  hendir   la  madera  o  de  que  los  clavos  no  queden firmes  y  asegurados.

Dado el caso anterior de cimentación, con las indicaciones  que acabamos de dar  sobre la confección  de   tableros,  realizaremos las  mismas,  para  uso repetido, con arreglo a la  figura 90. 

 Figura 99

También  puede   suceder  que  para  alcanzar   la  cota  que  nos   indique  el plano  de  cimentación,  ésta  ((salgan  fuera  de  la   rasante del  terreno  y entonces  el encofrado se hace  un  poco más complicado en cuanto a su  arriostramiento se refiere y que estudiaremos seguidamente.

Como las   tablas de los   tableros  resultan   fatigadas por   flexión y  los  barrotes son  los destinados  a recibir  el   empuje, es  decir  a  impedir  la flexión de las  tablas, es preciso elegir la distancia del embarrotado de acuerdo con los esfuerzos que se presenten  y cuya distancia  límite debe ser  la de 60 cm.

Figura 100

También  en  principio,  obtendremos  un  ahorro  notable  en  la  clavazón si disponemos el embarrotado de los tableros de forma que éstos se hinquen en  el   terreno (fig. 100). Se   aseguran  sólo   con  un  clavo  a   la   tabla  superior del   tablero  y,  circunstancialmente,  a  alguna  tabla que no siente bien  para evitar escapes de hormigón e imperfecciones en los paramentos.

Hay muchas maneras de arriostrar  los encofrados, pero la que a nuestro juicio   es   la  más   conveniente,  tanto en  el orden   técnico como  en  el económico, es  la   representada  en   la  figura 101.

Las   correas  las  haremos  con  cuadradillo  de  10x10 cm;  éstas  tienen por  objeto  absorber  más  aún  el  empuje  a  flexión,  ya que  suponemos  una cimentación de alguna importancia. 

Cada 80 centímetros  longitudinales, dispondremos de latiguillos con hierro  de  0 5 mm  (estos  Iatiguillos, una vez  desencofrados,  se  cortarán  a  ras del  hormigón,  aunque hay  también  quien    acostumbra  a  doblar  el  hierro sobrante  con  el  que  el  elemento  adquiere  algo  más  de  consistencia)   que terminaremos  de  tensar mediante cuñas. 

A  excepción   de   las  carreras   y  estacas,  se   puede   utilizar   tabla   de 10'5 x  25  centímetros. 

Los  codales, que en   realidad no  son  más  que escotillones  con  el ancho exacto  de  lo  que  ha de ser  la cimentación  y que hay que  ir quitando a medida que avanza el  relleno  de cimientos,  los fijaremos provisionalmente con

 Figura 101

clavos  sin  embutirlos   totalmente  en  la  madera  para  su  fácil extracción.

Dando a las  tablas  un filo de sierra en su mitad obtendremos   los codales. 

La  longitud  de los  tornapuntas depende de  la altura  de  los  cimientos y de la distancia de las estacas a los tableros. El tornapuntas  debe quedar con inclinación de 45  a 60 grados y su  pie clavado en  un  costado  de la  estaca. 

Para completar la rigidez o el arriostramiento del tornapuntas es preciso triangular  la  unión con  una  solera o riostra. Esta es una pieza horizontal  o muy  inclinada  que  va  del  pie del   tornapuntas  a   la  base  del  barrote  y  va clavada  a  la  estaca.  Nunca  se  clavará  el   tornapuntas  y  la  solera  al  mismo lado  de  la  estaca,  sino  uno por  la derecha  y otro por  la  izquierda, con objeto  de  que  la  estaca  trabe  mejor.  Disponiendo  los  tornapuntas  de  estemodo  y  colocando  bien  las  carreras  y  latiguillos,  se  obtendrán  encofrados con  estabilidad  perfecta.