Cimentación

Denominar cimentación al conxuntu d'elementos estructurales d'una edificación que la so misión ye tresmitir les sos cargues o elementos sofitaos nella al suelu, distribuyéndoles de forma que nun superen la so presión almitible nin produzan cargues zonales. Por cuenta de que la resistencia del suelu ye, xeneralmente, menor que la de los pilastraes o murios que soporta, l'área de contautu ente'l suelu y la cimentación tien de ser proporcionalmente más grande que los elementos soportaos, sacante en suelos predresos bien coherentes.

La cimentación ye importante porque ye'l grupu d'elementos que soporten a la superestructura. La estabilidá d'una edificación depende en gran midida del tipu de terrenal sobre'l que s'asitia.

Xeneralidaes

Vista tresversal de la cimentación de la torre de televisión de Stuggart.

Siempres que seya posible, va preferise que los cimientos tean solicitaos por cargues centraes, una y bones les escéntriques pueden provocar emburries diferenciales.

va buscase siempres que'l terrén de sofitu seya resistente y, si eso nun fuera posible, va haber que buscar soluciones alternatives.

En munchos casos, los cimientos non solo tresmiten compresiones, sinón que, por aciu esfuercios d'esfregadura y adherencia, lleguen a soportar cargues horizontales y de tracción, fondiando l'edificiu al terrén, si fora necesariu. Amás de les sos funciones principales los cimientos han de cumplir otros propósitos:

Ser abondo resistentes pa nun romper por cortante.
Soportar los esfuercios de flexón que produz el terrén, pa lo cual polo xeneral disponer armadures na so cara inferior, que van absorber les tracciones.
Afaese a posibles movimientos del terrén.
Soportar les agresiones del terrén y de l'agua y la so presión, si hai.

Tipos de cimentación

La eleición del tipu de cimentación depende especialmente de les carauterístiques mecániques del terrén, como la so cohesión, la so ángulu d'esfregadura interna, posición del nivel freáticu y tamién de la magnitú de les cargues esistentes. A partir de toos esos datos calcula la capacidá portante, que, xunto cola homoxeneidá del terrén, aconseyen usar un tipu o otru distintu de cimentación. Siempres que ye posible empléguense cimentaciones superficiales, yá que son el tipu de cimentación menos costosu y más simple d'executar. Cuando por problemes cola capacidá portante o la homoxeneidá del mesmu nun ye posible usar cimentación superficial valórense otros tipos de cimentaciones.

Hai dos tipos fundamentales de cimentación: direutes y fondes.

Cimentaciones superficiales

Zapata que tresmite l'esfuerciu a una cimentación superficial d'una viga de ponte. La cimentación ta soterrada y nun ye visible na figura.

Son aquelles que se sofiten nes capes superficiales o pocu fondes del suelu, por tener ésti abondu capacidá portante o por tratase de construcciones d'importancia secundaria y relativamente llixeres. Nesti tipu de cimentación, la carga partir nun planu de sofitu horizontal.

N'estructures importantes, tales como pontes, les cimentaciones, inclusive les superficiales, sofitar a abonda fondura como pa garantizar que nun se produzan deterioros. Les cimentaciones superficiales clasificar en:

Cimentaciones ciclópeas.
Zapates.
- Zapates aisllaes.
- Zapates corríes.
- Zapates combinaes.
Lloses de cimentación.

Cimentaciones ciclópeas

En terrenes cohesivos onde la cabiana pueda faese con panales verticales y ensin desprendimientos de tierra, el cimientu de formigón ciclópeo ye senciellu y económicu. El procedimientu pa la so construcción consiste en dir rellenando la cabiana con piedres de distintos tamaños de la que s'arrama l'amiestu de formigón en proporción 1:3:5, procurando entemecer perfectamente'l formigón coles piedres, de tala forma que evítese la continuidá nes sos xuntes. El formigón ciclópeo realízase añadiendo piedres más o menos grandes a midida que vase hormigonando pa economizar material. Utilizando esti sistema, puede emplegase piedra más pequeña que nos cimientos de mampostería hormigonada. La téunica del formigón ciclópeo consiste en llanzar les piedres dende'l puntu más altu de la cabiana sobre'l formigón en masa, que se va depositar nel cimientu. Procuros:

Tratar que les piedres nun tean en contautu cola paré de la cabiana.
Que les piedres nun queden atropaes.
Alternar en capes el formigón y les piedres.
Cada piedra tien de quedar totalmente envuelta pol formigón.

Zapates aisllaes

Les zapates aisllaes son un tipu de cimentación superficial que sirve de base d'elementos estructurales puntuales como son les pilastres; de cuenta que esta zapata amplía la superficie de sofitu hasta llograr que'l suelu soporte ensin problemes la carga que lu tresmite. El términu zapata aisllada deber a que s'usa p'asitiar una única pilastra, d'ende'l nome d'aisllada. Ye'l tipu de zapata más simple, anque cuando'l momentu flector na base de la pilastra ye escesivu nun son afeches y nel so llugar tienen d'emplegase zapates combinaes o zapates corríes nes que s'asitien más d'una pilastra. La zapata aisllada nun precisa tar xunta pos al tar empotrada nel terrén nun se ve afeutada polos cambeos térmicos, anque nes estructures si que ye normal amás d'aconseyable poner una xunta cada 30 m aproximao, nestos casos la zapata calcúlase como si sobre ella solo recayera una única pilastra. Una variante de la zapata aisllada apaez n'edificios con xunta de dilatación y nesti casu denominar "zapata so pilastra en xunta de diapasón".

Construcción d'una cimentación por aciu zapata aisllada

Nel cálculu de les presiones exercíes pola zapata tien de tenese en cuenta amás del pesu del edificiu y les sobrecargues, el pesu de la mesma zapata y de les tierres que fuelguen sobre los sos vuelos, estos dos últimes cargues tienen un efeutu desfavorable respectu al fundimientu. Per otra parte nel cálculu d'entorno, onde'l pesu propiu de la zapata y les tierres sobre elles tienen un efeutu favorable. El cálculu de la presión de fundimientu, pa escentricidaes pequeñes ( $y=M_{\max }/N_{x}$ , onde $N_{x}$ ye la carga vertical sobre'l terrén y $M_{\max }$ ye'l momentu flector máximu) pueden usase les siguientes fórmules:

$p={\begin{cases}{\cfrac {N_{x}+P}{A}}\left(1+6{\cfrac {y}{a}}\right)&y/a\leq 1/6\\{\cfrac {N_{x}+P}{A}}{\cfrac {4}{3(1-2y/a)}}&1/6<y/a<1/2\end{cases}}$

onde A ye l'área de la zapatada aisllada y P el so pesu. Pa construyir una zapata aisllada tienen d'independizase los cimientos y les estructures de los edificios allugaos en terrenes de naturaleza heteroxénea, o con discontinuidaes, por que les distintes partes del edificiu tengan cimentaciones estables. Convien que les instalaciones del edificiu tean sobre'l planu de los cimientos, ensin cortar zapates nin riostras. Pa tou tipu de zapata, el planu de sofitu de la mesma tien de quedar empotradura 1 dm nel estratu del terrén.

La fondura del planu de sofitu afítase basándose nel informe geotéunico, ensin alteriar el comportamientu del terrén sol cimientu, por causa de les variaciones del nivel freáticu o por posibles riesgos debíos a les xelaes. Ye conveniente llegar a una fondura mínima per debaxo de la cota superficial de 50 o 80 cm naquelles zones afeutaes por estes variables. Nel casu en que l'edificiu tenga una xunta estructural con soporte duplicáu (dos pilastres), efectúase una sola zapata pa los dos soportes. Convien utilizar formigón de consistencia plástica, con grebos de tamañu alredor de 40 mm. Na execución, y antes d'echar el formigón, disponer no fondero una capa de formigón probe d'aproximao 10 cm d'espesura (formigón de llimpieza), antes d'asitiar les armadures. les zapates tienen formigón.

Zapates corríes

Les zapates corríes emplegar pa encimentar murios portantes, o fileres de pilastraes. Estructuralmente funcionen como viga flotante que recibe cargues lliniales o puntuales separaes.

Son cimentaciones de gran llargor en comparanza cola so seición tresversal. Les zapates corríes tán indicaes como cimentación d'un elementu estructural llonxitudinalmente continuu, como un muriu, nel que pretendemos los asientos nel terrén. Tamién esti tipu de cimentación fai d'arriostramiento, puede amenorgar la presión sobre'l terrenal y puede puentear defectos y heteroxeneidaes nel terrén. Otru casu nel que resulten preseos ye cuando se riquir munches zapates aisllaes próximes, resultando más senciellu realizar una zapata corrida.

Les zapates corríes aplíquense de normal a murios. Pueden tener seición rectangular, gradiada o estrechada cónicamente. Les sos dimensiones tán en rellación cola carga qu'han de soportar, la resistencia a la compresión del material y la presión almitible sobre'l terrén. Por practicidad adóptase un altor mínimu pa los cimientos de formigón de 3 dm aproximao. Si los altores son mayores dáse-yos una forma gradiada teniendo en cuenta l'ángulu de repartu de les presiones.

Nel casu de que la tierra tendiera a desmoronarse o'l cimientu tenga de gradiase, van utilizase encofraos. Si los cimientos realizar en formigón empisonáu, pueden hormigonarse ensin necesidá de los mesmos.

Si los trabayos de cimentación tuvieren d'atayase, encamiéntase cortar en pasos la xunta vertical pa llograr una correuta unión col tramu siguiente. Coles mesmes asitiar unos fierros d'armadura va reforzar esta unión.

Les Zapates Corríes son, según el Códigu Téunicu de la Edificación (CTE), aquelles zapates que recueyen más de tres pilares. Considerar asina distintes a les zapates combinaes, que son aquelles que recueyen dos pilastres. Esta distinción ye oxetu d'alderique yá que una zapata combinada puede soportar perfectamente cuatro pilares.

Zapates combinaes

Una zapata combinada ye un elementu que sirve de cimentación pa dos o más pilastres. En principiu les zapates aisllaes saquen provechu de que distintes pilastres tienen distintos momentos flectores. Si estos combínense nun únicu elementu de cimentación, la resultancia puede ser un elementu más estabilizáu y sometíu a un menor momentu resultante.

Lloses de cimentación

Una llosa de cimentación ye una placa flotante sofitada direutamente sobre'l terrén. Como llosa ta sometida principalmente a esfuercios de flexón. La espesura de la llosa va ser proporcional a los momentos flectores actuantes sobre la mesma. La rellación ente la espesura de la llosa, los momentos flectores de la placa, les cargues esteriores y les propiedaes elástiques del formigón de la llosa vien dada pola siguiente espresión:

$\left[{\cfrac {\partial ^{2}}{\partial x^{2}}}+{\cfrac {\partial ^{2}}{\partial y^{2}}}\right](m_{x}+m_{y})=-12(1+\nu ){\frac {q(x,y)+k_{b}w(x,y)}{Eh^{3}}}$

Onde:

m_{x},m_{y}\,

momentos flectores nes direiciones x y y.

Y,\nu \,

constantes elástiques del formigón.

q(x,y)\,

carga superficial efectiva en cada puntu na cara cimera de la llosa.

k_{b}\,

el coeficiente de balastu del terrén so la llosa.

w(x,y)\,

el descensu vertical en cada puntu de la llosa.

Cimentaciones semiprofundas

Pozo de cimentación o caissons: Son en realidá soluciones entemedies ente les superficiales y les fondes, polo que n'ocasiones se cataloguen como semiprofundas. Delles vegaes estos tienen de faese so agua, cuando nun puede esviase'l ríu, nesi casu trabayar en cámares presurizaes.
Arcos de lladriyu sobre machones de formigón o mampostería .
Murios de contención so rasante: nun ye necesariu fondiar el muriu al terrén.
Micropilotes, son una variante basada na mesma idea del pilotaje, que frecuentemente constitúin una cimentación semiprofunda.

Cimentaciones fondes

Basar nel esfuerciu cortante ente'l terrén y la cimentación pa soportar les cargues aplicaes, o más esautamente nel resfregón vertical ente la cimentación y el terrén. Tienen De allugase más fondamente, pa poder distribuyir sobre una gran área, un esfuerciu abondo grande pa soportar la carga. Dellos métodos utilizaos en cimentaciones fondes son:

Pilotes: son elementos de cimentación espodaos que se llanquen (pilotes de desplazamientu prefabricaos) o constrúin nun cuévanu primeramente abiertu nel terrén (pilotes d'estracción executaos in situ). D'antiguo yeren de madera, hasta que nos años 1940 empezó a emplegase'l formigón.
Pantalles: ye necesariu fondiar el muriu al terrén.
- pantalles isostáticas: con una llinia de anclajes
- pantalles hiperestáticas: dos o más llinies de anclajes.

Cimentaciones de máquines

A diferencia de les cimentaciones d'edificación, que xeneralmente tán sometíes a cargues estátiques o cuasiestáticas, les cimentaciones de maquinaria tán sometíes frecuentemente a cargues cícliques. La esistencia de cargues cícliques obliguen a considerar l'estáu llende de serviciu de vibraciones y l'estáu llende postreru de fatiga.

Dellos tipos de cimentación usaos pa maquinaria son:

Tipu bloque *Tipo celdes

De murios
Porticadas
Con pilotes
Sobre sofitos elásticos
De soporte

Ver tamién

Referencies

Enllaces esternos

Cimentaciones en Construpedia.