MUROS DE CIMENTACIÓN

Los muros de cimentación suministran apoyo para la superestructura superior y cercan un sótano o un espacio de gateo parcial o totalmente por debajo de la rasante. Además de las cargas verticales provenientes de la superestructura, los muros de cimentación deben diseñarse y construirse para resistir la presión activa del terreno y anclar la superestructura contra el viento y las fuerzas sísmicas.

Los espacios de gateo (ductos o vías para arrastrarse) cercados por un muro de cimertaciór contiruo o por pilares sumiristran espacio bajo ur primer piso para la integración y acceso a instalaciones mecánicas, eléctricas y de plomería.

Muros de cimentación de concreto

Los muros de cimentación de corcreto colado in situ requieren de cimbra y de un acceso para colocar el concreto.

Muros de cimentación de mampostería de concreto

Los muros de cimentación de mampostería de concreto utilizan unidades pequeñas que se manejan fácilmente y no requieren de cimbra. Debido a que la mampostería de concreto es un material modular, todas las dimensiones principales deben basarse en el módulo de 205 mm (6") de blocjue de concreto estándar.

La parte superior de un muro de cimentación debe prepararse para recibir, sustentar y anclar los sistemas de muro y de piso de la superestructura.

Se requiere de un sistema de drenaje del subsuelo para recolectar y desviar el agua lejos de la cimentación al drenaje pluvial, a un pozo seco, o de ur emisor natural hacia una elevación inferior en el sitio.

El aislamiento de humedad se aplica a un muro de cimentación cuando las condiciones del subsuelo indican que no se presentará una presión hidrostática proveniente del nivel freático. Guardo estér sujetos a la presión hidrostática del nivel freático, los muros de cimentación deben impermeabilizarse. Algunos reglamentos de construcciones requieren que todos los muros de cimentación que cerquen un espacio habitable debajo de la rasante deben impermeabilizarse.

Los sistemas de cimentación de madera tratada pueden usarse para la construcción tanto de sótanos como de espacios de gateo (ductos o vías para arrastrarse). Las secciones del muro pueden construirse in situ o fabricarse en planta para reducir el tiempo de montaje. Toda la madera y la madera laminada o¡ue se use para fabricar un sistema de cimentación debe tratarse a presión con un con¬ servador aprobado para uso de contacto en el suelo; todos los cortes de campo deben tratarse con el mismo conservador. Todos los sujetadores de metal deben ser de acero inoxidable o de acero galvanizado con recubrimiento de zinc.

EDIFICION - CIMENTACIONES CON PILOTES

■ Los pilotes de madera son maderos hincados como un pilote de fricción. Generalmente, se les coloca una zapata de acero y una banda de hincado para evitar que el cuerpo del pilote se astille o se despedace. 1.

■ Los pilotes compuestos están construidos cor dos materiales, como un pilote de madera y una sección superior de concreto para evitar el deterioro de la parte del pilote cjue está arriba del nivel freático.

■ Los pilotes H y los perfiles H de acero se ahogan en concreto hasta un punto por debajo del nivel freático para evitar la corrosión. Los perñles H pueden soldarse en el proceso de hincado para formar pi¬ lotes de cualcjuier longitud. 2.

■ Los pilotes de tubo de acero se hincan con el extremo inferior abierto o cerrado con una placa o una punta de acero y se llenan con concreto. Un pilote de tubo con el e>ctremo abierto recjuiere inspección y excavado antes de llenarse con concreto.3.

■ Los pilotes de concreto precolado tienen secciones transversales redondas, cuadradas, poligonales, o con un núcleo abierto. Los pilotes precolados generalmente son presforzados. 4.

■ Los pilotes de concreto colado in situ se construyen vaciando concreto en una carcasa en el suelo. Estos pilotes pueden ser revestidos o sin revestimiento.

■ Los pilotes revestidos se construyen hincando un tubo o una carcasa de acero en el suelo hasta
que encuentra la resistencia recjuerida y luego se llena con concreto. La carcasa es una sección cilindrica de acero, corrugada o ahusada para mayor rigidez. 5e inserta un mandril de tubo o un núcleo de acero en una carcasa de pared delgada para evitar cjue se colapse en el proceso de hincado; luego se retira antes de vaciar el concreto en la carcasa. 5.

■ Los pilotes sin revestimiento se construyen hincando un tapón de concreto en el suelo junto con una carcasa de acero hasta cjue encuentra la resistencia reíiuerida; luego se apisona el concreto en su lugar a medida cjue se retira la carcasa. 6.

■ Un pilote de pedestal sin revestimiento tiene una punta agrandada para aumentar el área de carga del pilote y reforzar el estrato de apoyo por compresión. La punta se forma vaciando concreto a presión en el suelo circundante en la parte inferior de la carcasa. 7.

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.

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.

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.

ZAPATAS CORRIDAS: ZAPATA DE CINTA Y ZAPATAS AISLADAS

Las formas más comunes de zapatas corridas son las zapatas de cinta y las zapatas aisladas.

● Las zapatas de cinta son las zapatas corrídas cortiruas de los muros de cimentación. 1.
Otros tipos de zapatas corridas soN las siguientes:

● Las zapatas escaloradas sor zapatas corridas que cambiar de nivel por etapas para adaptarse a ura rasante inclinada y mantener la profundidad requerida en todos los puntos alrededor de un edificio.

● Una zapata en cantilever o de fleje consiste en una zapata con columna conectada mediante una viga tensora con otra zapata con objeto de balancear una carga impuesta asimétricamente. 2.

● Una zapata combinada es una zapata de concreto reforzado para un muro de cimentación perimetral o ura zapata con columna desplazada para sustentar la carga de una columna interior. 3.
● Se usan también zapatas en cartilever y combiradas cuando un cimiento estriba en un lindero y no es posible construir una zapata con carga simétrica. Para evitar la rotador o el asentamiento diferencial que una condición de carga asimétrica puede producir, las zapatas continuas y el cantilever se dimensionan para generar una presión del suelo uniforme.

● Una losa o carpeta de cimertación se hace de corcreto grueso y muy reforzado para que sirva como una zapata monolítica individual para varias columnas o un edificio completo. Las losas de cimentación se usan cuando la capacidad de carga permisible de un suelo de cimentación es baja en relación cor las cargas del edificio y las zapatas con columnas interiores se hacen tan grandes que resulta más económico fundirlas en una sola losa. Las losas de cimentación pueder rigidizarse mediante una parrilla de nervaduras, vigas o muros. 4.  5.
● Una cimentación flotante, que se usa en suelo blando, tiene como zapata una losa que se coloca lo suficientemente profunda para que el peso del suelo excavado sea igual o mayor al peso de la construcción sustentada. 6.
● Las zapatas aisladas son zapatas corridas individuales que sustentar columnas y pilas autoestables.7.
● Una zapata continua es una zapata de corcreto reforzado que se prolonga para sustentar una fila de columnas. 8.
● Una viga de nivelación es ura viga de concreto reforzado que sustenta un muro de carga a nivel del suelo y que transfiere la carga a zapatas, pilas o pilotes aislados. 9.